載人飛船艙門及其主軸密封結(jié)構(gòu)的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、載人飛船對(duì)密封的可靠性要求很高，其密封性能的好壞將直接影響宇航員的生命安全。本文研究的艙門及其主軸密封結(jié)構(gòu)是某型號(hào)載人飛船的密封裝置，其中主軸密封機(jī)構(gòu)是由橡膠O形圈密封，要求低溫-40℃到高溫50℃的范圍內(nèi)均能保持良好的靜密封和旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封。艙門則采用橡膠蕾形密封圈密封，要求在真空的環(huán)境下能夠保證良好的靜密封特性，在大作用力的條件下，不會(huì)損傷，造成泄漏。對(duì)這兩種密封結(jié)構(gòu)在不同工作環(huán)境下的各種工作狀態(tài)進(jìn)行有限元模擬研究，可以全面分析密封結(jié)構(gòu)

2、的密封性能，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，提高密封可靠性。
　　本文首先分析了橡膠的材料特性，由于橡膠的力學(xué)行為不能像金屬材料一樣簡(jiǎn)單地用彈性模量來(lái)描述，本文通過實(shí)驗(yàn)獲得了丁腈橡膠在常溫(20℃)、低溫(-40℃)和高溫（50℃）下的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，并利用ANSYS軟件擬合得到了此橡膠在常溫、低溫和高溫下的本構(gòu)方程。
　　建立了主軸密封結(jié)構(gòu)有限元模型，分別對(duì)常溫、低溫和高溫三種環(huán)境下，主軸密封結(jié)構(gòu)的靜止工作狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，

3、獲得了應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)分布及變形情況，全面分析了主軸密封結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境、不同工況下的靜、動(dòng)密封性能。建立了艙門密封結(jié)構(gòu)有限元模型，分別對(duì)常溫、低溫和高溫三種環(huán)境下，艙門的密封性能及破壞應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析。
　　對(duì)影響本文密封結(jié)構(gòu)密封性能的工況參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬研究，找出了主軸直徑、密封圈直徑、密封圈線徑、蕾形圈頂端半圓尺寸、蕾形圈根部倒圓半徑、蕾形圈頂端寬度等參數(shù)對(duì)密封性能的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上分別對(duì)主軸密封結(jié)構(gòu)