某型可解脫式鎖緊帶仿真分析

高嵐

（慶安集團(tuán)有限公司航空設(shè)備研究所，陜西西安710077）

某型可解脫式鎖緊帶仿真分析

高嵐

（慶安集團(tuán)有限公司航空設(shè)備研究所，陜西西安710077）

為了得到某型可解脫式鎖緊帶鎖殼體及脫開(kāi)鉤的應(yīng)力分布及變形，對(duì)其采用MS C.Patra n/N a s tra n進(jìn)行靜力學(xué)分析。結(jié)果強(qiáng)度剛度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

可解脫式鎖緊帶；靜力學(xué)分析；強(qiáng)度；剛度

可解脫式鎖緊帶為某運(yùn)輸機(jī)空運(yùn)空降空投系統(tǒng)配套部件，用于貨臺(tái)貨運(yùn)重力空投。為了縮短研制周期同時(shí)降低試驗(yàn)成本，在靜力試驗(yàn)之前對(duì)鎖緊帶進(jìn)行靜力學(xué)分析，驗(yàn)證可解脫式鎖緊帶強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

本文對(duì)可解脫式鎖緊帶鎖殼體和脫開(kāi)鉤進(jìn)行有限元分析得到兩者應(yīng)力及變形分布，為試驗(yàn)測(cè)試提供重要依據(jù)。

1 載荷分析

脫開(kāi)鉤懸掛34 000 N重物，如圖1所示力F1，脫開(kāi)鉤與鎖殼體通過(guò)左右兩個(gè)螺栓聯(lián)接，對(duì)應(yīng)受到螺栓力為F3和F2，根據(jù)右螺栓孔中心力矩平衡可以得到等式（1）。

根據(jù)豎直方向力平衡可以得出等式（2）：

根據(jù)作用力與反作用力可知，力在脫開(kāi)鉤、4個(gè)螺栓、連桿、鎖殼體之間傳遞，可知鎖殼體在三個(gè)半圓孔處分別受到大小為F4=5 667 N、F5=56.7 N、F6=39 666.7 N的力。

圖1 脫開(kāi)鉤及鎖緊帶受力圖

可接脫式鎖緊帶鎖殼體與脫開(kāi)鉤材料參數(shù)如表1所示。

表1 材料力學(xué)性能參數(shù)表

2 有限元分析及結(jié)果

2.1 鎖殼體

采用10節(jié)點(diǎn)四面體單元對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；在兩連桿的最大孔的圓環(huán)面上施加固定約束。在連桿與殼體的連接處建立節(jié)點(diǎn)，通過(guò)MPC剛體約束連接處殼體與連桿孔的圓環(huán)面，根據(jù)鎖殼體載荷分析結(jié)果對(duì)鎖殼體施加力，如圖2所示。

圖2 鎖殼體載荷約束示意圖

采用MSC.Nastran進(jìn)行線(xiàn)性求解[1]，鎖殼體應(yīng)力及變形結(jié)果如圖3所示，鎖殼體最大應(yīng)力為757 MPa，最大變形為0.715 mm.

圖3 鎖殼體應(yīng)力、變形云圖

2.2 脫開(kāi)鉤

采用10節(jié)點(diǎn)四面體單元對(duì)脫開(kāi)鉤進(jìn)行網(wǎng)格劃分[2]，在兩孔中點(diǎn)分別建立節(jié)點(diǎn)，通過(guò)MPC分別建立此兩節(jié)點(diǎn)與兩孔圓環(huán)面的剛性約束。約束左孔中心節(jié)點(diǎn)1，2，3，5，6等5個(gè)方向的自由度，約束右孔中心節(jié)點(diǎn)1，3，4，5，6等5個(gè)方向的自由度。在脫開(kāi)鉤鉤面上施加F=34 000 N的Z軸反向的力，如圖4所示。

圖4 連接殼體應(yīng)力云圖

采用MSC.Nastran進(jìn)行線(xiàn)性求解[3]，脫開(kāi)鉤應(yīng)力及變形結(jié)果如圖5所示，脫開(kāi)鉤最大應(yīng)力為836 MPa，脫開(kāi)鉤最大變形為0.261 mm.

圖5 脫開(kāi)鉤應(yīng)力、變形云圖

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）可解脫式鎖緊帶雙列空投脫開(kāi)鎖殼體最大應(yīng)力為757 MPa，未超過(guò)屈服極限1 180 MPa，最大變形為0.715 mm，安全系數(shù)為1.5，滿(mǎn)足靜強(qiáng)度要求。鎖緊帶最大應(yīng)力位置為連桿與鎖殼體連接處。

（2）可解脫式鎖緊帶脫開(kāi)鉤的最大應(yīng)力為836 MPa，未超過(guò)屈服極限1 180 MPa，最大變形為0.216，安全系數(shù)為1.41，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

脫開(kāi)鉤最大應(yīng)力位置為左連接螺栓孔下變截面倒角處。

[1]馬愛(ài)軍.Patran和Nastran有限元分析專(zhuān)業(yè)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005：15.

[2]杜家政.MSC.Nastran軟件高級(jí)用戶(hù)入門(mén)指南及工程應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：53.

[3]郭乙木.有限元法與MSC.Nastran軟件的工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：158.

Simulation Analysis of a Certain Type of Locking Belt

GAO Lan
（Aviation Equipment Research Institute of Qing’an Group Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710077，China）

In order to get a disconnectable locking belt lock body and a hook from the stress distribution and deformation，for the static analysis by MSC.Patran/Nastran. Results the strength stiffness meets the design requirements.

disconnectable locking belt；statics analysis；intensity；stiffness

T H 12

A

1672-545X（2016）09-0040-03

2016-06-28

高嵐（1983-），女，陜西西安人，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)楣こ塘W(xué)。