异形真空室壳体的结构强度分析.pdf

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1、第8期机械设计与制造2011年8月MachineryDesign&Manufacture191文章编号：1001—3997(2011)08～0191—02异形真空室壳体的结构强度分析王亮任晓芳(兰州物理研究所研发中心，兰州730000)(兰州工业高等专科学校，兰州730050)StructuraIstrengthanalysisforanalienvacuumshelIWANGLiang，RENXiao-fang(ResearchCenter，LanzhouInstituteofPhysics，Lanzhou730000，China

2、)(LanzhouHigherPolytechnicalCollege，Lanzhou730050，China)【摘要】异形真空薄壳结构在航天、航空产品中的应用越来越广泛，基于减重和可靠性考虑，需要对这一类承受负压的压力容器进行结构强度分析和优化设计。首先应用基于经验的规则设计方法对该结构进行了强度校核。进一步，利用有限元分析软件HyperMesh、Ansys对该异形壳体建立了整体有限元模型。通过分析设计，证明该结构应力分布合理，并采用参数设计方法得到最优壁厚。从结果来看，基于经验的方法和基于有限元分析的方法得到的强度结果接近，但后

3、一种方法不仅能够给出应力、应变的分布云图，而且在优化设计方面的选择也更加灵活。提到的设计方法对该类负压容器的设计具有一定的借鉴作用。关键词：真空室；Ansys；HyperMesh；强度分析【Abstract】Analienvacuumshell，whichiswideappliedinspace，aviationproductsisakindofpressurevesselundernegativepressure，whichstructuralstrengthanalysisandoptimaldesignarerequiredi

4、nconsiderationofitsreliabilityandlightweight．Firstly，thestructuralstrengthistestedwithanexperiencerule—baseddesignmethod．Ulteriorly，thewholefiniteelementmodelforthealienshellisestablishedthroughHyperMesh&Ansys．Throughanalyzinganddesigning．thedistributionofstressisprove

5、dtobeuni-acrosstheshellsurface，andtheoptimalthicknessisobtainedbyadoptingAnsysparameterdesignlanguage(APDL)．Fromthepointofresults，thestrengthobtainedfromempiricalmethodisclosetothatfromfiniteelementmethodcalculatedvalue，however，theFEMmethodcartnotonlyprovidethestressan

6、dstraincontours，butalsotheoptimaldesignwithmoreflexiblechoosing．Thedesignmethodmentionedinitmaybeusedareferenceforthedesignofthenegativepressurevesselstoacertainextent．Keywords：Vacuumshell；Ansys；HyperMesh；Strengthanalysis中图分类号：TH12，V25文献标识码：A样不仅提高了结构的可靠性，而且简化了后期的检漏工作。各

7、面1引言连接处均留有R6的圆角。壳体上盖板在内部部件最终调试完成薄壁盒形真空室壳体在航天产品中应用的越来越多，其主要功后，采用电子束焊与壳体连接，焊接处采用扩口处理，降低焊接难能是为内部部件提供—个密闭的真空环境和可靠的结构支撑。盒形度，确保焊缝能够可靠密封。壳体材料采用316L不锈钢(国内牌壳体虽然制造复杂，耗费金属材料较多，但壳体内部可利用的空间号为022Cr17Ni12Mo2)，该材料出气率低、可焊性好，气密性好。大，布局紧凑，是航天产品小型化的必然选择1o真空室壳体设计方法其抗张强度，屈服强度，弹性模量210000MPa，泊

8、松比0．278。分为规则设计(DesignbyRule)和分析没计(DesignbyAnalysis)，前者基于“弹性失效”准则，是结合经典力学理论的一种经验斗I力．’法，后者基于‘‘弹塑性失效”准则，其理论基础是板壳力学、弹性与塑性