大型連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞洞體的數(shù)值分析.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，用于空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)研究的各類風(fēng)洞設(shè)備需求日益增多，風(fēng)洞設(shè)備的數(shù)量與試驗(yàn)?zāi)芰Τ蔀榱撕饬恳粋€(gè)國家航空航天技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)。為滿足空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)需求，有必要建立起規(guī)模更大、試驗(yàn)?zāi)芰Ω鼜?qiáng)、功能更加多樣的風(fēng)洞設(shè)備。由于風(fēng)洞設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)與建造的周期較長(zhǎng)，因此，保證風(fēng)洞設(shè)備能在使用年限內(nèi)安全運(yùn)行十分重要。本文以國內(nèi)某大型連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞洞體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用有限元法對(duì)其在各種工況下的強(qiáng)度、剛度及疲勞性能進(jìn)行分析和

2、評(píng)定，主要工作和結(jié)論如下:
　　1、運(yùn)用ANSYS WORKBENCH軟件建立大型跨聲速風(fēng)洞洞體結(jié)構(gòu)有限元模型。為降低模型處理難度，提高計(jì)算效率，在保證合理性的前提下，對(duì)模型進(jìn)行分段分析。
　　2、對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)壓作用下的風(fēng)洞洞體進(jìn)行應(yīng)力分析，得到洞體中的應(yīng)力分布;依據(jù)JB4732-1995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，運(yùn)用應(yīng)力分類法對(duì)設(shè)備進(jìn)行了強(qiáng)度評(píng)定。計(jì)算結(jié)果表明設(shè)備各部位應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求，且強(qiáng)度裕量較大。
　　3、為

3、研究穩(wěn)定段變徑筒體小端連接處結(jié)構(gòu)的改變對(duì)承壓能力的影響，分別就無折邊無內(nèi)伸、無折邊有內(nèi)伸、有折邊三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析和極限分析。應(yīng)力分類法分析發(fā)現(xiàn)，有折邊結(jié)構(gòu)能夠降低局部不連續(xù)處應(yīng)力水平，而極限分析結(jié)果表明，三種結(jié)構(gòu)對(duì)極限載荷值影響不大，即局部結(jié)構(gòu)的變化對(duì)該設(shè)備整體承載能力影響較小。
　　4、鑒于風(fēng)洞洞體受四種幅值不同的交變載荷作用，為考察結(jié)構(gòu)在30年的使用期限內(nèi)發(fā)生疲勞失效的可能，對(duì)其進(jìn)行了疲勞分析。依據(jù)峰值應(yīng)力強(qiáng)度Sv和JB

4、4732-1995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提供的Sa-N曲線，計(jì)算得到了風(fēng)洞洞體的累計(jì)疲勞損傷系數(shù)為0.51，小于1，表明結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)不會(huì)發(fā)生疲勞失效。
　　5、為考察風(fēng)洞洞體在內(nèi)部真空情況下是否有發(fā)生屈曲的可能，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了外壓穩(wěn)定性分析。采用線性特征值法模擬計(jì)算得到風(fēng)洞洞體各段的臨界失穩(wěn)載荷，其中臨界失穩(wěn)壓力最大的是駐室段，為1.01MPa，最小的是亞擴(kuò)散段方變圓筒體，為0.36MPa。因此，可以認(rèn)為各段在0.1MP