铝垫片的力学性能及对典型连接结构应力分布的影响

作     者：刘祎彤 唐亮 李录贤 LIU Yitong;TANG Liang;LI Luxian

作者机构：西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049 中国人民解放军96901部队北京100089 

出 版 物：《火箭推进》 (Journal of Rocket Propulsion)

年 卷 期：2020年第46卷第2期

页      面：77-84页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：军民融合项目(J20171206) 

主　　题：连接结构 铝垫片 力学性能 有限元分析 

摘      要：铝垫片-榫槽结构是液体火箭发动机常用的管路连接形式,其长期贮存密封性能对发动机的可靠性起着重要作用。该结构的密封性能取决于密封区的应力分布,从铝垫片这一连接结构中的主要密封元件着手,研究其力学特性及其对密封区应力分布的影响。首先,开展L4铝垫片材料的力学性能试验,建立了L4铝材料的本构关系;其次,开展常温及200℃下L4铝材料的蠕变试验,建立铝垫片的时间硬化型蠕变模型;最后,使用Abaqus有限元软件分析5~25 N·m预紧力矩下垫片的应力分布规律,以及垫片密封面接触压力随时间变化关系。计算结果表明,垫片的应力分布与装配预紧力矩紧密相关;材料的蠕变特性会导致垫片密封面接触压力随时间松弛,是造成结构泄漏的一个重要隐患。