自紧密封不锈钢衬里复合管液压胀合研究

研制开发了一种径向自紧密封式不锈钢衬里复合管液压胀合成形装置。讨论了复合管液压胀合成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在胀合成形过程中内管及外管的应力应变状态。利用变形协调条件,得出了胀合压力p_e与复合管内外管之间残余接触压力p_r~*的理论计算公式,并通过试验对公式进行了验证。结果表明该装置结构及其计算方法均可适于工程应用。     

双金属复合管液压成形压力的计算

根据基本假设，建立双金属复合管的材料模型及力学模型。采用弹塑性理论，分析双金属复合管液压成形过程中内管及外管的应力应变状态。利用变形协调条件，得出液压力Pi与复合管内外管之间残余接触压力Pe^*的计算公式，给出液压成型压力的最大值与最小值，并通过试验验证理论公式的准确性。双金属复合管复合成形时要想获得残余接触压力，外层管材料屈服强度必须大于内层管材料屈服强度或强化后的应力值。     

复合管液压成形装置及残余接触压力预测

针对现有复合管制造工艺中存在的问题，研制开发了一种焊接不锈钢衬里复合管液压成形装置，介绍了该装置液压成形系统的工作原理及技术特点。阐述了复合管液压成形过程的原理，并采用弹塑性理论分析了其在液压成形过程中内管及外管的应力应变状态。推导出了复合管残余接触压力与成形压力之间关系的理论计算公式，通过实验对公式进行了验证。结果表明该装置结构及其计算方法适于工程应用。     

残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器的安全影响

为了确定残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器安全性能的影响,通过分析测试结果获得了残余应力的松弛规律,计算了在工作压力、残余应力作用下的当量等效应力沿壁厚分布情况,模拟计算出了不同的工作压力、自增强处理压力下的安全系数,推导出了最佳自增强处理压力。结果表明所研究的高压聚乙烯反应管在使用10年后,环向应力在近内壁区衰减最快,从-600MPa衰减到-333MPa,衰减率达45%;在弹性区衰减较小,残余应力峰值位置外移,但其峰值大小变化不大。对于自增强处理后的压力容器,在工作压力作用下,随着残余应力的松弛,内壁面当量等效应力增大,当量等效应力在弹塑性交界处最大,应该按此处的当量等效应力计算安全系数。依据示例聚乙烯反应管尺寸,模拟计算出在工作压力分别为180、280、380MPa时,经过自增强处理压力分别为606、677、743MPa的最佳自增强处理后,其安全系数比残余应力全部衰减为0时分别高16%、26%、37%。压力容器工作压力越大,经最佳自增强处理后安全系数增大得越多,但残余应力衰减对其安全影响越大。     

先胀后焊过程中接头残余接触压力的变化

建立了胀焊结合的管子与管板连接接头的三维有限元模型，研究了液压胀接接头在焊接热影响过程中管子与管板接触面上的残余接触压力的分布和变化。结果发现，受焊接热影响后，胀接残余接触压力经过了消失和逐渐恢复的过程，其数值最终几乎不变。     

某超高压管接头结构参数对接触密封性能的影响分析

超高压液压管接头的研制开发已成为液压系统超高压化进程中亟需解决的问题。介绍了一种新型超高压管接头结构形式,在此基础上利用ANSYS建立了管接头组件的有限元模型,研究了70 MPa 工作压力下,结构参数如锥面角、球头半径、外倾角对管接头接触密封性能的影响。研究结果表明:锥面角对密封区域的接触点中心位置、接触带宽影响较大,球头半径主要影响密封区域的接触带宽度,而外倾角对密封区域的接触应力影响较大。研究结果对于管接头的结构尺度优化具有指导意义,同时为超高压管接头组件的研发提供了技术支撑。     

双层管液压胀合过程的试验研究

胀合液压力的大小在双层管液压成形过程中起着决定性作用，因此准确地确定胀合液压力的工作范围至关重要。基于弹塑性理论，并结合试验研究，得到了胀合液压力与残余接触压力及外层管外壁环向应力之间的对应关系。结果表明：胀合液压力的工作范围及残余接触压力的试验值和理论计算符合良好，计算数据与试验值之间的最大误差为5．5％，为液压胀合双层管的工业生产和进一步理论研究提供较为科学的依据。     

钢衬铜管在空调产品上的使用工艺性研究

空调行业竞争日益激烈,各空调企业一直在寻求价格低廉、质量可靠的铜管替代品,钢衬铜管具有较好的焊接性能和不错的抗氧化能力得到关注.通过对钢衬铜管和铜管理化性能以及机械性能进行对比试验,对钢衬铜管与铜管的焊接工艺性和加工工艺性进行研究,以期确认钢衬铜管使用在空调产品上可行性.     

涡街流量传感器压力损失系数的试验研究与计算

在天津大学电气与自动化工程学院流量实验室的气体流量试验装置上,通过改变管道内气体的压力,对涡街流量传感器的压力损失系数进行试验研究。对大量试验数据进行处理后发现,涡街流量传感器的压力损失系数会随着管道内气体压力的变化而有所变化。当管道内气体压力在0.1～1.1 Mpa的范围内变化时,压力损失系数会随着气体压力的增大而减小,变化幅度最大达到了7%。对压力损失系数随气体压力变化的规律进行分析,并给出压力损失系数随管道内气体压力变化的计算公式。     

压力管道快速连接新技术

借助液压油缸的轴向运动在斜面副上产生的径向分力,使得凸台压入管子外壁面内,在凸台与凹陷面内形成足够的密封比压和连接强度,实现管道的快速连接。创建了压力管道快速连接新技术领域内的关键术语,简述了其工艺过程、技术特点、适用温度、规格尺寸和应用领域。定义了压力管道快速连接新技术机理。基于金属材料的硬度理论,建立了管接头的力学模型,通过压力试验论证了压力管道快速连接新技术的密封可靠性和连接强度的安全性。其连接机理对其他机械工程领域内的金属连接,具有启发和借鉴作用,是压力管道连接领域内的创新成果。     

双扩口管接头拧紧过程中密封状态分析

为研究汽车制动管双扩口管接头在拧紧过程中的密封性能,借助有限元分析方法构建弹塑性材料模型,研究轴向位移载荷对密封性能的影响;分析管接头在拧紧过程的摩擦力矩,得出轴向拧紧力与扭矩的关系公式;结合金属多线性强化模型与ANSYS非线性仿真,分析双扩口管接头在拧紧过程中的应力与接触面压力动态变化过程,通过扭矩高压泄漏性实验验证仿真方法的有效性。结果表明:随着位移载荷的增大,管接头蘑菇头最大应力与变形增大,接触面压力和密封宽度增大,且接触压力分布区域稳定,在接触面上形成两道密封环;而随着位移载荷的增大,蘑菇头厚度逐渐降低,其表面凹陷加深,当位移载荷增大到一定值时,蘑菇头存在被切断的风险。     

管板孔开槽液压胀接接头性能的三维有限元分析（一）——管板孔开槽时液压胀接接头处的等效应力及残余接触压力的分布

采用三维弹塑性有限元方法对换热器管板孔开槽的液压胀接接头进行分析,研究了管子和管板材料都具有非线性应变硬化性质时,胀接接头处的等效应力和管子—管板之间接触压力与残余接触压力的分布状况,以及它们随胀接压力大小而变化的规律。     

圆管带式输送机运行阻力虚拟仿真试验研究

建立了圆管带式输送机动态阻力虚拟仿真试验模型,对成管状后的胶带运行阻力及输送机工作时托辊组中接触压力的分布进行了试验研究,考察了物料、预张紧力、管带速度、弯道形式与拐弯半径等对管带运行阻力的影响,获得运行时托辊组中托辊压力分布状态。试验过程状态与实际相符,其结果对圆管带式输送机设计制造有指导意义。     

基于流固耦合的高压油管振动疲劳特性研究

以高压油管为研究对象,开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力,并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析,能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density,简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果,通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测,对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响,为后期高压油管的优化设计提供了指导。     

水载压力对管道超声导波信号的影响研究

为了研究水载压力对管道超声导波信号的影响,利用半解析有限元的方法分析了管道导波的频散曲线和波结构,选择 L(0,2)模态导波用于实验验证。 设计了一个可承受 30 MPa 压力的防水卡箍,对管道上的压电传感器进行封装。 将安装了防 水耐压卡箍的管道放入压力舱中进行打压循环测试,压力在 0~ 30 MPa 之间变化。 打压过程中采集无损伤及 5% 损伤的管道超 声导波信号,分析水载压力对导波信号的影响。 实验结果表明,该防水卡箍具有良好的防水和耐压性能,水载压力对 L(0,2)模 态导波信号幅值没有显著影响。     

高压玻璃钢管在油田应用的现状及展望

随着油田的经济化和实用化进程不断推进,高压玻璃钢管的需求量逐年上升。高压玻璃钢管与普通钢管的结构有很大的不同,与普通钢管相比,玻璃钢管在油田应用中存在耐腐蚀性能良好、使用寿命长和性能优良等优势。随着国内油田工况环境越来越恶劣,开发新型、大口径和长距离高压玻璃钢管成为必然的趋势,为了开发出符合要求的高压玻璃钢管,应尽快提高国内高压玻璃钢管的研制开发水平。     

基于高压油管外卡油压信号的柴油机实时转速测量方法研究

柴油机高压油管油压波形中包含了大量可作为供油系统故障诊断的特征参数和转速变化的信息,本文介绍了利用柴油机高压油管油压波形信号提取柴油机转速这一重要参数的方法,建立外卡油压信号采集系统,运用巴特沃斯低通滤波器对测量的高压油泵油压信号进行二次处理,对提取的转速进行平均,实验表明,这种检测方法有技、可行.     

管道封堵气囊结构设计与密封性能研究

为实现石油和天然气管道的快速封堵,设计一款可用于管道快速封堵和导流的机器人以及充气膨胀性的封堵装置。该封堵装置由气囊和导通管组成,气囊充气膨胀后挤压管道的内壁和导通管的外壁,从而构成一个密封区域,使液体不会从管道裂缝中泄漏,而是从中间导通管流过,实现封堵和导流功能。设计4种不同结构的气囊模型,研究其在不同压力下的最大von Mises应力和接触应力分布。结果表明,气囊外部与管壁接触边的倒角为直角,气囊内部为圆形中空结构时,气囊的接触应力最大,接触密封效果最好,同时应力也最小,承压能力最强。     

弹上设备螺纹联接在温度循环载荷下的分析研究

弹上设备螺纹联接结构承受温度循环载荷作用时,由于螺纹紧固件和联接体材料特性不同,会产生交变循环热应力,影响螺纹联接的可靠性。利用有限元方法分析螺纹联接结构在温度循环载荷作用下的力学行为,对不同材料的螺纹紧固件和联接体进行分析,得到应力、接触压力和残余预紧力的变化情况,为工程设计提供了可靠的依据。     

Effects of the UOE/UOC pipe manufacturing processes on pipe collapse pressure

Large-diameter pipes used in offshore applications are commonly manufactured by cold-forming plates through the UOE process. The plate is crimped along its edges, formed into a U-shape and then pressed into an O-shape between two semicircular dies. The pipe is welded closed and then circumferentially expanded to obtain a highly circular shape. Collapse experiments have demonstrated that these steps, especially the final expansion, degrade the mechanical properties of the pipe and result in a reduction in its collapse pressure upwards of 30%. In this study the UOE forming process has been modeled numerically using a 2-D finite element model. The model can assess the effects of press parameters of each forming step on the final geometry and mechanical properties of the pipe. The final step involves simulation of pipe collapse under external pressure in order to quantify the effect of the forming variables on its performance. Examples of these variables are the radii of the forming dies, the chosen displacements of the dies, the compression strain in the O-step, the expansion strain, etc. An extensive parametric study of the problem has been conducted, through which ways of optimizing the process for improved collapse performance have been established. For example, it was found that optimum collapse pressure requires a tradeoff between pipe shape (ovality) and material degradation. Generally, increase in the O-strain and decrease in the expansion strain improve the collapse pressure. Substituting the expansion with compression can not only alleviate the UOE collapse pressure degradation but can result in significant increases in collapse performance.