推力器含孔组件三维应力集中分析

摘要

推力器栅极组件不仅决定着推力器的性能，还决定着推力器的可靠性和寿命，是推力器的重要研究对象。裂纹或孔的存在使推力器栅极组件结构的力学性能大幅度降低或破坏。应力集中是衡量推力器栅极组件的安全性能及寿命的重要因素。当前有关应力集中问题的研究往往是基于二维平面理论建立或仅三维含单孔板的数值计算，实际工程结构的应力集中问题不仅具有明显的三维效应，大多含孔结构以并排孔或多孔实现的，而且有时还存在接触的影响。因此，研究推力器组件多孔应力集中问题以及接触问题，对推力器栅极组件具有重要的工程意义。
　　本文借助有限元方法对推力器含孔组件结构应力集中以及接触压力进行分析。在一定厚度含孔件的应力集中研究的基础上，遵循应力集中问题的相关理论，对结构主要参数间的相互影响进行分析描述，并将研究成果用于工程实际结构的优化和安全预估。
　　研究分析结果表明：栅极组件开孔结构的应力集中与厚度、孔间距、布孔方式以及材料性能参数有关，拉板销轴接触结构的应力集中和接触压力与拉板厚度、销孔间隙、接触摩擦、接触刚度以及材料的基本性能有关。合理的子模型能够更好的校正有限元模型，使得有限元模型能够更好地反应工程实际情况。
　　有限元数值计算结果表明：厚度或泊松比越大则开孔结构和拉板销轴接触结构的应力集中因子值三维效应越明显；孔间距对开孔结构有一定的应力屏蔽作用；并排布孔方式的应力集中程度明显小于正弦布孔方式；接触摩擦系数越大或销孔间隙越小则拉板销轴接触结构的应力集中因子值三维效应越明显；随着厚度增加，沿孔周分布接触压力的最大值集中分布在接触某一具体区域；销孔间隙越小，沿孔周分布的接触压力变化越明显。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究历史、现状及存在的问题

1.3 本文主要研究内容

第二章 接触问题理论分析及数值计算方法

2.1 引言

2.2 弹性接触问题的非线性分析

2.3 ANSYS接触非线性有限元分析

2.4 小结

第三章 拉板销轴连接结构三维应力集中分析

3.1 引言

3.2 拉板销轴连接结构的模型处理

3.3 应力集中分析的子模型法

3.4 拉板的销轴连接结构二维应力集中分析

3.5 拉板的销轴连接含中心圆孔结构三维应力集中分析

3.6 拉板的销轴连接含并排圆孔结构三维应力集中分析

3.7 布孔方式对拉板力学性能的影响

3.8 小结

第四章 拉板销轴接触结构非线性分析

4.1 引言

4.2 拉板销轴接触的结构非线性分析

4.3 拉板销轴接触的结构应力集中分析

4.4 拉板销轴结构接触压力分析

4.5 小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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