金属垫片接触应力分布解析算法

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的密封形式,其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因.在真实螺栓法兰金属垫片连接结构中,垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大.笔者在Warters法的基础上,考虑了操作压力的影响,对法兰变形进行理论分析,推导了法兰偏转角的计算公式.根据法兰偏转角和金属垫片力学性能,提出了金属垫片接触应力分布的解析算法.解析计算得到的平均应力与数值模拟结果较为接近,但垫片外缘的最大应力小于数值模拟值,金属垫片接触应力的解析计算方法可作为一种保守的工程算法,可用于真实螺栓法兰金属垫片连接结构的设计.     

超高压环形平面金属密封的密封性能研究

环形平面金属密封是采气树闸板阀的重要密封部位,其密封性能直接影响采气效率。为研制超高压环境下使用的环形平面金属密封,优选出不锈钢718作为密封材料,并通过试验得出满足金属密封密封条件所需最小接触应力与压力之间的关系。将最小接触应力代入建立的金属密封内阀座-闸板有限元模型,分析座端面直径、金属密封密封面宽度对密封性能的影响,以及不同温度条件下的接触应力分布。仿真结果表明：内阀座端面直径越大,金属密封的可靠性越高;密封面宽度对密封性能无明显影响。对研制的环形平面金属密封的超高压试验,结果显示,在140 MPa压力下其仍能保持良好的密封性能,验证该金属密封在超高压情况下使用的可靠性。     

金属垫片有效密封宽度有限元分析

利用有限元软件ANSYS对不同螺栓载荷下的垫片接触应力分布进行了数值模拟。在此基础上,结合垫片系数m及内压,计算得到垫片有效密封宽度。结果表明,垫片有效密封宽度除受法兰密封面形状和垫片基本宽度影响外,还与法兰刚度和垫片几何尺寸有关;垫片有效密封宽度有限元计算值比GB150—1998规范计算值小。这为螺栓法兰金属垫片的设计与安全评价提供了参考。     

柔性石墨波齿复合垫片的常温性能研究

本论述分析了波齿复合垫片的常温力学性能和密封性能试验研究。研究表明,波齿复合垫片具有良好的压缩回弹性能和密封性能;在试验的基础上得出了密封试验曲线及其关系方程式,可作为该种垫片密封设计的重要依据;因石墨纸与金属波齿的结合是采用粘贴方式,波谷内未能充实柔性石墨,因此反映出垫片初始压紧阶段的承载能力低,故建议垫片出厂前应进行预压缩。     

核电站石墨密封垫片的试验研究

基于金属与金属接触的密封原理,对核电站用石墨密封垫片的基本参数和主要性能进行了试验研究。研究结果表明,石墨环的密度、容积、压缩厚度等是影响垫片压缩回弹率、应力松弛率和泄漏率的重要因素,并获得了它们之间的相互关系和内在规律。     

金属石墨缠绕垫片蠕变对法兰接头密封性能的影响

法兰接头在高温环境中工作时,接头各个部件的蠕变松弛会加剧,然而在法兰接头的研究中,大多没有考虑垫片的蠕变松弛。以金属石墨缠绕垫片为例,在不同温度及不同初始密封比压情况下进行蠕变松弛性能试验;将试验结果进行拟合得到垫片蠕变松弛性能计算公式,将其代入法兰接头变形协调方程中,计算得到接头蠕变2年的螺栓力随时间的变化情况。使用ANSYS软件建立法兰接头有限元模型,并计算不同部件蠕变2年所造成的螺栓力的松弛情况。理论计算结果与有限元计算结果相近,表明建立的理论模型可用于接头螺栓力松弛的评估。研究结果表明：初始密封比压相同时,温度越大则垫片的蠕变量越大,温度相同时,初始密封比压越大则垫片的蠕变量越大;垫片蠕变对法兰接头有显著影响,在一些情况下仅垫片蠕变就能使螺栓力下降40%,因此垫片蠕变对法兰接头的影响不能忽略。     

金属与金属接触型螺栓法兰接头保温后的密封性能

为金属与金属接触型螺栓法兰接头保温后的密封性能,搭建DN600、CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头高温保温试验装置,采用热电偶测量各组件在500℃下的温度分布及预紧和高温稳态下的法兰偏转角;利用有限元软件ANSYS建立法兰接头三维有限元模型并进行分析,利用试验结果对模拟进行验证,并分析保温时的密封性能。结果表明:保温提高了接头各部件温度;温度越高,密封性能越差;保温加快了螺栓载荷衰减速率,但密封性能变化不大。     

安装工况对NiTi合金垫片螺栓法兰连接接头密封性能的影响

NiTi合金具有优异的形状记忆效应和超弹性效应,是制备新一代金属密封垫片的理想材料。采用有限元分析软件ABAQUS研究了安装工况对法兰密封连接接头密封性能的影响,并将计算结果和20#钢金属垫片作对比。结果表明:与仅考虑NiTi合金超弹性效应相比,考虑NiTi合金形状记忆效应,可使垫片接触应力提高17.4%;在介质内压、端部载荷作用下,NiTi合金垫片接触应力降低了5%,20#钢金属垫片降低了9%。说明NiTi合金作为密封垫片,在Ms温度下安装,Af温度以上使用的条件下,其密封性能要优于20#钢垫片,可有效的提高法兰螺栓连接接头的密封性能。     

柔性石墨密封垫片的研究现状及发展趋势

主要介绍了柔性石墨的性能和制备工艺,制备工艺主要分为化学氧化法、电化学法、微波法、爆炸法和气相挥发法;总结了石墨与金属组成的复合垫片的主要结构形式,包括金属石墨缠绕垫片、石墨波齿复合垫片和金属与金属接触型垫片;还分析了石墨密封机理的研究现状,总结了现有的垫片泄露模型,并对石墨密封在核电等领域的应用前景和发展趋势进行了展望,指出未来石墨垫片发展的方向主要集中于石墨提纯、新密封结构开发,而有限元分析作为辅助的研究方法将成为热点课题之一。     

金属O型圈高温密封性能研究

为研究海上稠油热采工具密封用金属O型圈的高温密封性能,建立金属O型圈密封轴对称有限元分析模型,计算其高温条件下接触压力与剪切应力变化规律,分析金属O型圈高温密封影响因素,并利用试验验证理论研究结果。研究表明,温度变化显著影响金属O型圈的强度和密封性能,金属密封圈最大接触应力和剪切应力随工作压力的增加呈非线性增大,密封圈密封性提高,强度下降;初始压缩率在12%~16%范围内时,金属O型圈的高温密封性能最好,能满足350 ℃下稠油热采工具密封要求。理论研究结果通过试验得到有效验证。     

金属对金属密封技术及其在管接头上的应用

该文研制了金属对金属尖角平面密封焊接式管接头,该技术克服了现有24°卡套式管接头、37°扩口式管接头、平面O形圈密封焊接式管接头技术中存在不足,提供一种结构设计简单合理,安装使用方便,工作压力高,密封性能可靠,温度、输送介质适用面广的液压气动管接头。     

对有色矿业周边环境重金属污染的监测

根据《重金属防治＂十二五＂规划》的要求,本实验对广西某有色矿业周边环境重金属污染进行了监测,对有色金属矿业区周围农田土壤、稻谷和井水进行采样,用火焰原子吸收法和石墨炉原子吸收法测定了采集样品中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr含量,对结果进行了初步分析：按照国家标准指标判定,土壤受到了Cu、Zn、Pb、Cd污染;稻谷受到了Pb、Cd污染;矿区生活区水井水受到了Cd的污染。     

金属带式CVT金属带的结构与强度分析

本文通过介绍金属带式CVT的关键部件金属带的结构,并通过有限元法对其强度进行分析,并提出在结构上的一些优化.     

复合层板L-T取向疲劳裂纹的扩展行为

采用四点弯曲试样在高频疲劳试验机上对铝基复合层板进行了疲劳试验,采用直流电势法测量裂纹长度,用扫描电镜和光学显微镜观察其疲劳断口及疲劳裂纹形貌,通过对比性试验,考察了组元性能错配和界面结合强度对复合板L-T取向疲劳裂纹扩展行为的影响,并用断裂力学理论对其进行了初步分析。结果表明:性能错配的复合双层板两侧面的疲劳裂纹扩展通过界面产生牵扯作用,扩展速率相对于整体材料发生变化,近似符合混和定则;界面对层合板L-T取向疲劳性能的韧化作用以分层韧化为主,结合强度不同,产生的影响也不一样。     

金属橡胶内螺旋金属丝微动磨损预测模型研究*

目前金属丝微动磨损预测模型多适用于垂直接触，而锐角交叉下的模型存在计算过程繁琐、表征不全面等不足，难以便捷有效地预测金属橡胶内部复杂无序的金属丝磨损情况。基于有限元分析，确定螺旋曲率对磨损结果的影响极小，因此将金属橡胶内部螺旋金属丝接触对微元理想化为直金属丝接触对，探究无序接触下金属丝磨损特征的演化规律。结果表明，无序接触状态下的磨损特征演化规律与金属丝接触夹角大小密切相关。依据几何学分析，得到任意锐角接触下磨损磨痕位于金属丝1/2接触夹角处的特殊位置关系，据此建立任意接触形态下的微动磨损演化预测模型，并利用已有文献中的金属丝微动磨损试验结果对预测模型进行验证。结果显示，建立的任意锐角下的磨损演化模型能够较准确地预测金属丝的磨损结果，误差均在15%以内。研究结果为预测金属橡胶内部金属丝微动磨损和使用寿命提供一定理论基础。     

金刚石工具中金刚石与金属结合剂之间的界面

金属基金刚石工具中的金刚石与结合剂之间的界面微观结构对结合剂与金刚石的粘结强度、金刚石的出刃状态以及金刚石工具的使用性能和寿命都有重要的影响。本文综述了多层和单层金属基金刚石工具中的碳化物形成元素、稀土元素等在结合剂与金刚石的界面上的作用机理和界面特征的研究进展,其中重点对钎焊单层金刚石工具中金刚石—钎料之间界面的微观结构进行了分析。     

金属带式无级变速器金属块间挤压力分布研究

以金属带式无级变速器金属块挤压力为研究目标,建立金属块挤压力数学模型。数值解和解析解的对比结果显示:挤压力从主动轮入口处开始增大,至某直线段末尾处止,此时挤压力最大;从从动轮入口处开始减小,直至为零;同时金属块挤压力进入下一个循环时,在数值上体现较好的衔接。此变化趋势及拐点与解析解基本一致说明数值解正确,模型可靠;数值解与解析解的曲线差异说明,解析解因没有考虑金属带组件间的碰撞和振动等因素而导致其存在局限性。     

钣金自动套排料系统的余料管理

板材余料的自动生成与管理是钣金自动套排料系统的重要组成部分,也是决定该系统实用与否的关键技术之一。本文主要探讨采用图形跟踪技术对排料图自动或交互生成余料图,并通过开放式数据库互连技术ODBC实现对余抖的数据库管理,同时还设计了与自动套排料模块的数据接口,以最终达到对余料的充分利用。