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薄壁盒形真空室殼體在航天產(chǎn)品中應(yīng)用的越來越多，其主要功能是為內(nèi)部部件提供一個密閉的真空環(huán)境和可靠的結(jié)構(gòu)支撐。盒形殼體雖然制造復(fù)雜，耗費金屬材料較多，但殼體內(nèi)部可利用的空間大，布局緊湊，是航天產(chǎn)品小型化的必然選擇。真空室殼體設(shè)計方法分為規(guī)則設(shè)計CDesignbyRule和分析設(shè)計CDesignbyAnalysis，前者基于“彈性失效”準則，是結(jié)合經(jīng)典力學(xué)理論的一種經(jīng)驗設(shè)計方法，后者基于“彈塑性失效”準則，其理論基礎(chǔ)是板殼力學(xué)、彈性與塑性理論及有限元分析法，可以計算得到結(jié)構(gòu)各部位的應(yīng)力和變形團。以探月質(zhì)譜計真空室殼體設(shè)計為背景，分別采用規(guī)則設(shè)計和分析設(shè)計兩種方法進行了殼體強度分析校核，得到應(yīng)力分布情況，并利用Ansys參數(shù)化設(shè)計對殼體壁厚進行了優(yōu)化，使材料得到了有效地利用。
真空容器的設(shè)計壓力應(yīng)等于大氣壓lOS Pa，盒形殼體厚度可以按矩形平板計算。給出的計算公式，其適用條件是板周邊固定，受外壓為0.1MPa，水壓試驗用壓力水為0.196MPa(真空容器通常要做水壓試驗)式中知，殼體實際壁厚S。一殼體計算壁厚C，B-矩形板的窄邊長度，彎曲時許用應(yīng)力。軋鋼和鑄鋼的彎曲許用應(yīng)力通常規(guī)定與簡單拉伸壓縮時用的許用應(yīng)力相同。當做水壓試驗時，矩形板的應(yīng)力憑一常溫下材料的屈服限，可見滿足水壓試驗要求。由上述計算得到真空殼體壁厚選擇0.7mm及以上厚度，可以滿足地面調(diào)試的強度要求。探月質(zhì)譜計真空室采用薄壁盒形殼體結(jié)構(gòu)，如圖所示。
真空容器為一體沖壓拉伸成形，保證功能實現(xiàn)的前提下，減少了焊縫，樣不僅提高了結(jié)構(gòu)的可靠性，而且簡化了后期的檢漏工作。各面連接處均留有R6的圓角。殼體上蓋板在內(nèi)部部件最終調(diào)試完成后，采用電子束焊與殼體連接，焊接處采用擴口處理，降低焊接難度，確保焊縫能夠可靠密封。殼體材料采用316不銹鋼(國內(nèi)牌號為022Cr17Ni12Mo2)，該材料出氣率低、可焊性好，氣密性好。其抗張強度，屈服強度，彈性模量210000MPa，泊松比0.278。
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