1、结构简述
套筒采用复合材料研制，分为大小两个结构，其结构形式如图1所示。
大套筒 小套筒
图 1套筒结构
2、有限元模型
根据套筒结构特点属于薄壁壳体结构，因此对套筒采用四边形壳体单元，涂层结构采用六面体实体单元进行有限元网格划分。建模中对套筒不同部位进行建模，模型中不同颜色代表不同的属性，其有限元模型如图 2所示。
大套筒 小套筒
图 2套筒有限元模型
3、边界条件及载荷条件
3.1边界条件
有限元计算模型中套筒端面采用固定约束，如图 3所示。
图 3固定约束边界条件
3.2载荷条件
套筒承受X向过载9g，YZ向1.5g的载荷，在有限元模型中采用MPC连接施加，其中大套筒法兰面安装的集中质量2kg，小套筒法兰面安装的集中质量0.5kg，如图4所示。
图 4载荷工况
4、计算结果
根据套筒的结构形式与边界及载荷条件可以计算得出：以下计算云图中应力单位为MPa，位移单位为mm。
4.1 大套筒的计算结果
图 5位移云纹图
图5给出了过载与压力作用条件下的位移云图，由图可以得出，最大变形为0.23mm，位于大套筒端部的位置。
图 6应力云图
图 7应变云图
图6、图 7分别给出了在载荷作用下的应力云图和应变云图。由图可以得出：最大应力为66MPa，最大应变为2283με，产品不会破坏，满足强度指标。
4.2大套筒300℃高温条件下的计算结果
图 8位移云纹图
图8给出了过载与压力作用条件下的位移云图，由图可以得出，最大变形为0.43mm，位于大套筒端部的位置。
图 9应力云图
图 10应变云图
图9、图 10分别给出了在载荷作用下的应力云图和应变云图。由图可以得出：最大应力为66MPa，最大应变为4239με，产品不会破坏，满足强度指标。
4.3 小套筒的计算结果
图 11位移云纹图
图11给出了过载与压力作用条件下的位移云图，由图可以得出，最大变形为0.13mm，位于小套筒端部的位置。
图 12应力云图
图 13应变云图
图12、图 13分别给出了在载荷作用下的应力云图和应变云图。由图可以得出：最大应力为16MPa，最大应变为568με，产品不会破坏，满足强度指标。
4.4小套筒300℃高温条件下的计算结果
图 14位移云纹图
图14给出了位移云图，由图可以得出，最大变形为0.24mm，位于小套筒端部的位置。
图 15应力云图
图 16应变云图
图15、图 16分别给出了在载荷作用下的应力云图和应变云图。由图可以得出：最大应力为16MPa，最大应变为1056με，产品不会破坏，满足强度指标。
4.5 大套筒的热力学计算结果
图 17 600s后大套筒的温度分布云图
图 18套筒内壁与外壁温度与时间的关系曲线
图 17、图 18给出了大套筒温度分布，由图可知:套筒内壁在600s后的温度为923℃，外壁温度为880℃。
4.6 小套筒的热力学计算结果
图 19 600s后小套筒的温度分布云图
图 20套筒内壁与外壁温度与时间的关系曲线
图 19、图 20给出了小套筒温度分布，由图可知:套筒内壁在600s后的温度为964℃，外壁温度为880℃。
5、结论
根据以上计算结果，可以得到如下结论：
（1）大套筒的最大变形为0.23mm，最大应力为66MPa，最大应变为2283με，产品不会破坏，满足强度指标。
综上所述，此复合材料套筒的设计方案合理、可行。
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