非断裂式膨胀管分离装置设计与分析

彭飞 阳志光 王立朋 孙璟

彭飞, 阳志光, 王立朋, 孙璟. 非断裂式膨胀管分离装置设计与分析[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1386-1393. doi: 10.11883/bzycj-2017-0130
引用本文: 彭飞, 阳志光, 王立朋, 孙璟. 非断裂式膨胀管分离装置设计与分析[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1386-1393. doi: 10.11883/bzycj-2017-0130
PENG Fei, YANG Zhiguang, WANG Lipeng, SUN Jing. Design and analysis of a non-fracture super-zip separation device[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1386-1393. doi: 10.11883/bzycj-2017-0130
Citation: PENG Fei, YANG Zhiguang, WANG Lipeng, SUN Jing. Design and analysis of a non-fracture super-zip separation device[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1386-1393. doi: 10.11883/bzycj-2017-0130

非断裂式膨胀管分离装置设计与分析

doi: 10.11883/bzycj-2017-0130
详细信息
    作者简介:

    彭飞(1988-), 男, 博士研究生, pengfei_calt@163.com

  • 中图分类号: O383;V421.7

Design and analysis of a non-fracture super-zip separation device

  • 摘要: 对一种新型非断裂式膨胀管分离装置进行了静力承载及分离冲击动响应分析。根据静力承载分析,获得了其啮合齿倾角与承压能力间的关系,结果显示,当接触面摩擦因数恒定时,非断裂式膨胀管分离装置的承压能力与啮合齿倾角大小呈反比,且可靠承压的临界啮合角为啮合齿自锁角。同时,根据动力响应分析,获得了非断裂式膨胀管分离装置在不同啮合齿倾角情况下的分离冲击响应,并与常规膨胀管分离装置的分离冲击响应进行了对比,结果显示,所分析的两种具有不同啮合齿倾角的非断裂式膨胀管分离装置具有比常规膨胀管分离装置更小的可靠分离内压,并且5.7°啮合齿倾角构型在相同测点处的三向加速度时程曲线峰值均低于常规膨胀管分离装置。
  • 图  1  常规及非断裂式膨胀管分离装置

    Figure  1.  Conventional and non-fracture super-zip separation devices

    图  2  非断裂式膨胀管分离装置啮合齿受力分析

    Figure  2.  Force analysis of meshing teeth of non-fracture super-zip separation device under compression

    图  3  常规及非断裂式膨胀管分离装置有限元模型

    Figure  3.  FEM models of conventional and non-fracture super-zip separation devices

    图  4  常规及非断裂式膨胀管分离装置承压性能曲线

    Figure  4.  Load-displacement curves of conventional and non-fracture super-zip separation devices

    图  5  铝合金EN AW-7108 T6动态应力应变曲线

    Figure  5.  Dynamic stress-strain curves of EN AW-7108 T6

    图  6  铝合金EN AW-7108 T6延展型损伤曲线

    Figure  6.  Ductile damage curves of EN AW-7108 T6

    图  7  铝合金EN AW-7108 T6剪切型损伤曲线

    Figure  7.  Shear damage curves of EN AW-7108 T6

    图  8  各型膨胀管分离装置膨胀管内压曲线

    Figure  8.  Inner pressure histories of separation devices

    图  9  各型膨胀管分离装置分离时刻状态

    Figure  9.  The states of different separation devices at the time of separation

    图  10  测点1处x方向的加速度时程曲线

    Figure  10.  Acceleration histories of x directoin at measuring point 1

    图  11  测点1处y方向的加速度时程曲线

    Figure  11.  Acceleration histories of y directoin at measuring point 1

    图  12  测点1处z方向的加速度时程曲线

    Figure  12.  Acceleration histories of z directoin at measuring point 1

    表  1  分离装置各部件材料属性

    Table  1.   Material parameters of separation devices

    部件 材料 密度/(kg·m-3) 杨氏模量/GPa 屈服极限/MPa 破坏极限/MPa 泊松比
    上端框 铝合金 2 700 70 311 485 0.33
    下端框 铝合金 2 700 70 311 485 0.33
    分离板 铝合金 2 700 70 311 485 0.33
    膨胀管 不锈钢 7 900 184 196 540 0.33
    螺栓 高强钢 7 750 184 835 1 080 0.33
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    表  2  各测点x方向的加速度峰值

    Table  2.   Peak values of acceleration at x direction

    测点 ax/g 5.7°构型相对常规构型加速度峰值改变百分比
    常规构型 0°构型 5.7°构型
    1 272 900 378 927 76 196 ↓72%
    2 210 815 217 501 44 516 ↓79%
    3 303 699 194 720 49 743 ↓84%
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    表  3  各测点y方向的加速度峰值

    Table  3.   Peak values of acceleration at y directionc

    测点 ay/g 5.7°构型相对常规构型加速度峰值改变百分比
    常规构型 0°构型 5.7°构型
    1 291 184 373 782 60 334 ↓79%
    2 192 707 259 129 80 457 ↓58%
    3 204 263 187 374 68 198 ↓67%
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    表  4  各测点z方向的加速度峰值

    Table  4.   Peak values of acceleration at z direction

    测点 az/g 5.7°构型相对常规构型加速度峰值改变百分比
    常规构型 0°构型 5.7°构型
    1 221 210 78 894 19 705 ↓91%
    2 180 490 43 739 9 267 ↓95%
    3 237 170 43 733 8 871 ↓96%
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-20
  • 修回日期:  2017-09-04
  • 刊出日期:  2018-11-25

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