某型弹射装置内埋接头接触强度研究

高岚

（庆安集团有限公司，陕西西安710077）

某型弹射装置内埋接头接触强度研究

高岚

（庆安集团有限公司，陕西西安710077）

某型弹射装置内埋接头是一种新型的悬挂物接口形式，由内筒、外筒、拉杆和钢珠组成。为满足重量级悬挂物悬挂、运载、发射状态强度要求，本文针对影响结构强度的不同结构参数建立五种典型接触有限元模型，进行非线性分析。最后，对不同结构接触强度结果进行分析找出最优结构。

内埋接头；非线性分析；有限元模型；接触强度

现有装备空中发射武器中各类炸弹和重型导弹机械接口多采用吊耳或滑块形式，这种凸出形式的接口对导弹或炸弹的气动阻力有一定的影响，因此结合作战需求从悬挂物的悬挂、运载、发射及使用维护等方面设计了某型弹射装置内埋式接头。本文针对五种典型内埋接头进行强度分析，找出相对最优结构。

接触问题是机械工程中普遍存在的问题，如法兰盘连接、齿轮啮合等，这些接触对结构的强度起着关键作用。经典的接触理论一般只针对简单形状结构进行分析，例如圆柱与平面、球与平面等。随着CAE技术的发展及有限元方法的成熟使用，有限元分析软件可以辅助分析复杂接触问题。

1　计算模型与方法

内埋接头如图1所示。外筒连接悬挂物，内筒固定在悬挂装置上。结构悬挂时钢珠位于内筒圆孔位置处，拉杆对钢珠施加径向压力，将钢珠压在内筒的环形凹槽里，由于钢珠的支撑，外筒包括悬挂物能够悬挂在悬挂装置下面。当拉杆向上运动时钢球向内侧移动，内筒和外筒分离。

图1　内埋接头模型

选取拉杆、内筒、外筒及钢珠不同尺寸共五种典型结构，分别建立对应的有限元模型。

机构悬挂静止时，钢珠与拉杆、内筒、外筒同时接触。接触处的有限元网格划分需要细化，因此整个机构进行有限元计算量较大。基于整个内埋接头的近似对称结构，载荷也基本对称的特点，建立内埋接头的局部网格细化，取一组钢珠及对应的内筒、外筒、拉杆接触区域进行六面体网格划分，如图2所示，保证局部网格质量，远离该接触区域的网格以简单实用为原则进行网格粗画，在接触处进行网格细化，如图2所示。

图2　网格细化区域

根据接触向导建立接触对，内筒、外筒、拉杆两两设置接触，设置摩擦系数为0.15.各部分材料参数见表1.

表1　材料特性

将内筒顶端各节点的自由度完全约束。机构平衡时，拉杆底面节点轴向自由度被约束，钢珠则不受约束，可以自由移动或转动。

为了有效地建立接触状态保证接触收敛性，将载荷分为五个载荷步施加，每个载荷步按20%递增，既能保证在小载荷下接触状态的稳定性，又能提高接触的收敛性。

2　结算结果

以模型1为例，内埋接头外筒、内筒、拉杆、钢珠的有限元分析结果如图3所示。外筒和钢珠在接触区域局部接触应力超过材料的抗拉强度，非接触区域接触应力均未超过材料的抗拉强度。

图3　内埋接头有限元分析结果

5种结构有限元分析结果如表2所示。

表2　计算结果

3　结束语

（1）钢珠与外筒、内筒、拉杆之间初始接触为点接触，接触区域受外载荷产生弹塑性变形，导致接触面积增大，接触形式变为面接触。

（2）钢珠与外筒、内筒及拉杆之间主要作用为接触压力，钢珠接触应力局部超过材料抗拉强度，在给定载荷下钢珠在接触区域局部产生压痕。

（3）内埋接头结构强度与钢球数量、钢球直径、拉杆截面等有关，通过有限元分析可知直径16 mm，排列10个钢珠结构最优。

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Study on Contact Strength of the Joint in a Certain Type of Ejection Device

GAO Lan
（Qing’an Group Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710077，China）

In a certain type of ejection device embedded joint is a new suspension interface form，composed of inner cylinder and outer cylinder，a pull rod and a steel ball.In order to satisfy the requirement of the heavy weight of the suspension，the carrying and the launch condition，this paper establishes five kinds of typical contact finite element models for the different structural parameters affecting the structural strength.Finally，the results of different structural contact strength are analyzed to find out the optimal structure.

internal joint；nonlinear analysis；finite element model；contact strength

TJ410

A

1672-545X（2016）10-0046-02

2016-07-15

高岚（1983-）女，硕士研究生，工程师，主要研究方向：结构强度。