推力器含孔組件三維應(yīng)力集中分析.pdf

1、推力器柵極組件不僅決定著推力器的性能，還決定著推力器的可靠性和壽命，是推力器的重要研究對象。裂紋或孔的存在使推力器柵極組件結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能大幅度降低或破壞。應(yīng)力集中是衡量推力器柵極組件的安全性能及壽命的重要因素。當(dāng)前有關(guān)應(yīng)力集中問題的研究往往是基于二維平面理論建立或僅三維含單孔板的數(shù)值計(jì)算，實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中問題不僅具有明顯的三維效應(yīng)，大多含孔結(jié)構(gòu)以并排孔或多孔實(shí)現(xiàn)的，而且有時還存在接觸的影響。因此，研究推力器組件多孔應(yīng)力集中問題以及

2、接觸問題，對推力器柵極組件具有重要的工程意義。
　　本文借助有限元方法對推力器含孔組件結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中以及接觸壓力進(jìn)行分析。在一定厚度含孔件的應(yīng)力集中研究的基礎(chǔ)上，遵循應(yīng)力集中問題的相關(guān)理論，對結(jié)構(gòu)主要參數(shù)間的相互影響進(jìn)行分析描述，并將研究成果用于工程實(shí)際結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和安全預(yù)估。
　　研究分析結(jié)果表明：柵極組件開孔結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中與厚度、孔間距、布孔方式以及材料性能參數(shù)有關(guān)，拉板銷軸接觸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中和接觸壓力與拉板厚度、銷孔間隙、

3、接觸摩擦、接觸剛度以及材料的基本性能有關(guān)。合理的子模型能夠更好的校正有限元模型，使得有限元模型能夠更好地反應(yīng)工程實(shí)際情況。
　　有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：厚度或泊松比越大則開孔結(jié)構(gòu)和拉板銷軸接觸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中因子值三維效應(yīng)越明顯；孔間距對開孔結(jié)構(gòu)有一定的應(yīng)力屏蔽作用；并排布孔方式的應(yīng)力集中程度明顯小于正弦布孔方式；接觸摩擦系數(shù)越大或銷孔間隙越小則拉板銷軸接觸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中因子值三維效應(yīng)越明顯；隨著厚度增加，沿孔周分布接觸壓力的最大值