固体火箭发动机试车架中推力架的结构分析研究

    1引言

    固体火箭发动机试车架是发动机地面点火试验(包括高空模拟试验)不可缺少的主要设备，试车架的作用是：承受发动机及其附件的全部质量、对发动机加以必要的限位或定位、传递发动机在工作中所产生的推力。试车架的性能对发动机工作的安全可靠性以及推力测量的精确性有直接影响。

    推力架是发动机主推力的传力结构件，使发动机轴线对准主推力测量元件，也是动架的一部分。一般做成锥形结构，大端与发动机前裙端面连接，小端与测力组件定位连接，发动机推力通过前裙端面传给推力架，并通过成锥形均匀分布的多根传力杆件集中到小端传给测力组件。

    2 Cosmos Works的推力架有限元计算分析

    当载荷应用于物体上时，物体发生变形.载荷的作用将传到整个物体上。外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进人平衡状态。线性静态分析计算在应用载荷作用下的位移、应变、应力和安全系数。

    2.1推力架SolidWorks三维建模

    根据原固体火箭发动机旋转试车架推力絮的图纸，在SolidWorks中建立其三维模型。此推力架由一个方法兰、一个加强环、六根钢管和一个圆法兰组成。

    2.2网格的划分

    Cosmos Works可根据零件情况自动划分网格的形状及大小，也可由使用者根据需要自行调节网格大小。网格越小.划分得就越精细，网格数也越多，相应的计算量就越大。一般情况下采用默认的网格划分，其结果和精度还是可以接受的。

    这里采用Cosmos Works的实体网格，单元大小为47.841mm，公差为2.3921mm，将推力架共划分为27018个单元格，节数为52712。

    2.3材料赋予

    材料的物理性能参数，如表1所示。

    表1材料的物理性能参数

    2.4建立约束和施加载荷

    约束面取推力架的圆法兰顶面，固定此面。施加载荷面取推力架方法兰底面，压力为1.2e+005，沿垂直于所选面的方向。

    2.5有限元计算分析

    各参数设置完成后，即可点击“运行”由Cosmos works进行分析计算。

    2.5.1应力分析结果

    由分析可得推力架应力(图略)最小值为4972.47，位于(19.3305mm，11.9719mm，-9.90318mm)；应力最大值为2.29842e+007，位于(1331.9mm，-419.748mm，-10mm)。

    2.5.2应变分析结果

    由分析可得推力架应变最小值(图略)为2.77733e-008，位于(19.6339mm，5.81588mm，26.1459mm)；应变最大值为8.52146e-005，位于(1408.41mm，419.492mm，-3.70811mm)。

    2.5.3位移分析结果

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

    2.5.4设计检查结果

    Cosmos works分析计算后，如图1所示。给出了推力架的最小咬全系数为15。可见此推力架结构是安全的，其工作能力尚有较大潜力。试将载荷更换为6e+005=后重新计算，如图2所示。