ANSYS二次開發(fā)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉 博，許 健

（北京航天動(dòng)力研究所，北京710000）

ANSYS二次開發(fā)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉 博，許 健

（北京航天動(dòng)力研究所，北京710000）

氫氧液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)密封連接形式常采用一種法蘭面貼合的榫槽式密封法蘭結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)主要采用有限元方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性分析。為提高設(shè)計(jì)效率、簡(jiǎn)化有限元操作，利用ANSYS提供的用戶界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言 （UIDL）和參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言 （APDL）二次開發(fā)環(huán)境，開發(fā)結(jié)構(gòu)分析程序模塊。該程序模塊能夠?qū)⒎ㄌm結(jié)構(gòu)有限元分析的前后處理和計(jì)算封裝在后臺(tái)操作，用戶只需輸入結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)，程序可自動(dòng)進(jìn)行有限元計(jì)算。利用有限元計(jì)算結(jié)果，通過墊片應(yīng)力預(yù)測(cè)泄漏率進(jìn)行密封性分析，結(jié)合螺栓和法蘭最大應(yīng)力，可確定墊片規(guī)格等結(jié)構(gòu)參數(shù)和擰緊力矩等裝配參數(shù)。通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，根據(jù)程序計(jì)算結(jié)果滿足發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車使用要求，驗(yàn)證計(jì)算方法合理。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；法蘭結(jié)構(gòu)；有限元法；ANSYS二次開發(fā)

0 引言

螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)具有較好的強(qiáng)度，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可重復(fù)拆卸，在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中被大量采用。氫氧液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑最低溫度是20 K，發(fā)動(dòng)機(jī)密封件采用可耐低溫的柔性石墨密封墊，其密封連接形式采用一種法蘭面貼合的榫槽式密封法蘭結(jié)構(gòu)，如圖1（a）所示。這種結(jié)構(gòu)通過榫槽控制墊片壓縮量以保證密封性能，與法蘭面不貼合的法蘭連接結(jié)構(gòu)相比，墊片不會(huì)發(fā)生壓潰失效，如圖1（b）所示，而且可以施加較大的螺栓預(yù)緊力，充分保證密封的有效性。……