固體火箭發(fā)動機試車架中板簧彈阻力有限元計算方法

張龍飛，胡全星

（中國航天科技集團公司第四研究院四○一所，陜西西安710025）

固體火箭發(fā)動機試車架中板簧彈阻力有限元計算方法

張龍飛，胡全星

（中國航天科技集團公司第四研究院四○一所，陜西西安710025）

以固體火箭發(fā)動機試車架中重要的零部件板簧為研究對象，為了實現(xiàn)對多段板簧彈阻力的分析計算統(tǒng)一處理，編寫Matlab-m有限元計算程序?qū)υ囼炦^程中板簧的變形產(chǎn)生的彈阻力Q進行分析計算，計算考慮了由軸向力引起的幾何剛度矩陣，得到了彈阻力Q與位移Δ的解析關(guān)系，進而可以確定板簧的最佳工作點。設(shè)計的算法、計算思路和結(jié)果為下一步進行板簧設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、失穩(wěn)分析等提供一定的參考作用。

板簧；Matlab；有限元；剛度矩陣

固體火箭發(fā)動機試車架是地面點火試驗的主要設(shè)備，其動架和定架之間靠板簧連接，可使整個結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)好，對測力傳感器校定影響小，提供沿發(fā)動機軸向運動的小位移自由度，使發(fā)動機推力全部作用到推力傳感器上。但板簧是彈性體，在推力測量過程中會產(chǎn)生阻力，所以有必要對板簧彈阻力進行計算與估計。對此，王德厚等［1］基于力學(xué)的基本理論建立微分方程組計算得到了單工作段板簧彈阻力的理論解；文獻［2］建立了雙工作段板簧的有限元模型，通過ANSYS分析得到了具體彈阻力值的大小。為了實現(xiàn)對多段板簧進行更精確的結(jié)構(gòu)分析，計算彈阻力的解析表達式至關(guān)重要，建立微分方程的方法過于復(fù)雜，計算過程容易出錯；……