1引言

    固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車架是發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)(包括高空模擬試驗(yàn))不可缺少的主要設(shè)備，試車架的作用是：承受發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的全部質(zhì)量、對發(fā)動(dòng)機(jī)加以必要的限位或定位、傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中所產(chǎn)生的推力。試車架的性能對發(fā)動(dòng)機(jī)工作的安全可靠性以及推力測量的精確性有直接影響。

    推力架是發(fā)動(dòng)機(jī)主推力的傳力結(jié)構(gòu)件，使發(fā)動(dòng)機(jī)軸線對準(zhǔn)主推力測量元件，也是動(dòng)架的一部分。一般做成錐形結(jié)構(gòu)，大端與發(fā)動(dòng)機(jī)前裙端面連接，小端與測力組件定位連接，發(fā)動(dòng)機(jī)推力通過前裙端面?zhèn)鹘o推力架，并通過成錐形均勻分布的多根傳力桿件集中到小端傳給測力組件。

    2 Cosmos Works的推力架有限元計(jì)算分析

    當(dāng)載荷應(yīng)用于物體上時(shí)，物體發(fā)生變形.載荷的作用將傳到整個(gè)物體上。外部載荷會(huì)引起內(nèi)力和反作用力，使物體進(jìn)人平衡狀態(tài)。線性靜態(tài)分析計(jì)算在應(yīng)用載荷作用下的位移、應(yīng)變、應(yīng)力和安全系數(shù)。

    2.1推力架SolidWorks三維建模

    根據(jù)原固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)試車架推力絮的圖紙，在SolidWorks中建立其三維模型。此推力架由一個(gè)方法蘭、一個(gè)加強(qiáng)環(huán)、六根鋼管和一個(gè)圓法蘭組成。

    2.2網(wǎng)格的劃分

    Cosmos Works可根據(jù)零件情況自動(dòng)劃分網(wǎng)格的形狀及大小，也可由使用者根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)網(wǎng)格大小。網(wǎng)格越小.劃分得就越精細(xì)，網(wǎng)格數(shù)也越多，相應(yīng)的計(jì)算量就越大。一般情況下采用默認(rèn)的網(wǎng)格劃分，其結(jié)果和精度還是可以接受的。

    這里采用Cosmos Works的實(shí)體網(wǎng)格，單元大小為47.841mm，公差為2.3921mm，將推力架共劃分為27018個(gè)單元格，節(jié)數(shù)為52712。

    2.3材料賦予

    材料的物理性能參數(shù)，如表1所示。

    表1材料的物理性能參數(shù)

    2.4建立約束和施加載荷

    約束面取推力架的圓法蘭頂面，固定此面。施加載荷面取推力架方法蘭底面，壓力為1.2e+005，沿垂直于所選面的方向。

    2.5有限元計(jì)算分析

    各參數(shù)設(shè)置完成后，即可點(diǎn)擊“運(yùn)行”由Cosmos works進(jìn)行分析計(jì)算。

    2.5.1應(yīng)力分析結(jié)果

    由分析可得推力架應(yīng)力(圖略)最小值為4972.47，位于(19.3305mm，11.9719mm，-9.90318mm)；應(yīng)力最大值為2.29842e+007，位于(1331.9mm，-419.748mm，-10mm)。

    2.5.2應(yīng)變分析結(jié)果

    由分析可得推力架應(yīng)變最小值(圖略)為2.77733e-008，位于(19.6339mm，5.81588mm，26.1459mm)；應(yīng)變最大值為8.52146e-005，位于(1408.41mm，419.492mm，-3.70811mm)。

    2.5.3位移分析結(jié)果

    由分析可得推力架位移最小值(圖略)為0，位于(0mm，-335.585mm，-193.75mm)；位移最大值為0.000166705m，位于(1475mm，0.00144243mm，-0.000730157mm)。

    2.5.4設(shè)計(jì)檢查結(jié)果

    Cosmos works分析計(jì)算后，如圖1所示。給出了推力架的最小咬全系數(shù)為15。可見此推力架結(jié)構(gòu)是安全的，其工作能力尚有較大潛力。試將載荷更換為6e+005=后重新計(jì)算，如圖2所示。