多因素下氧化石墨烯无石棉垫片应力场数值模拟

针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况,建立螺栓法兰系统三维有限元模型,并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响;采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究,模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明：垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大,随着内压载荷及垫片宽度增大而减小;最高温度存在于垫片内侧,且随着介质温度升高,垫片内外侧温度差逐渐的增大;垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势,随着介质温度升高,垫片应力减小;垫片应力沿外侧周向分布不均匀,呈45°为一个周期变化。     

胶乳抄取无石棉混杂纤维增强密封复合材料的制备及性能研究

采用胶乳抄取工艺,选用混杂纤维替代石棉纤维,制备了新型无石棉密封复合材料。对不同配方的抄取密封材料进行了SEM分析及抗拉强度、烧失率、密度等性能的测试与分析。结果表明:芳纶浆粕对拉伸强度的影响很大,聚酯纤维对无石棉胶乳抄取纸的增强效果不如芳纶浆粕。胶乳及芳纶浆粕对烧失率的影响较大,填料对烧失率影响较小,但有利于提高耐热性能。聚酯纤维配合填料的耐热性能比用芳纶浆粕高。得到的无石棉胶乳抄取纸的主要性能达到了预定的性能指标,且达到了石棉抄取纸的性能,可以用于替代石棉抄取纸。     

虚拟工程训练车间的建模及仿真

应用虚拟现实技术建立虚拟工程翻训练车间,可辅助学生在工程训练之前初步了解机械制造过程.本文采用MuldGen Creator虚拟建模软件和Vega仿真软件对工程训练车间进行了建模和仿真,并介绍了建模和仿真流程,讨论了建模和仿真方法.     

多壁碳纳米管增强无石棉垫片性能研究

为了优化配方并提高无石棉垫片的性能,以加入多壁碳纳米管(MWCNTs)的无石棉垫片为研究对象,对MWCNTs和无石棉垫片的主要组成材料进行均匀配方设计,对制备的无石棉垫片材料进行拉伸强度、压缩率与回弹率、密度和老化系数的性能测试;采用多元线性回归分析建立垫片各项性能与材料配方之间的回归模型,并进行验证。结果表明:综合性能最优时的配方(按质量分数)如下:多壁碳纳米管2. 48%、QY棉18. 58%、矿物棉23. 22%、高岭土23. 22%、云母6. 19%、滑石粉13. 93%、纸浆12. 38%;得到的回归方程式可以用来预估垫片材料的各项性能;不同组分材料对垫片材料性能的影响不一样,其中MWCNTs的含量对垫片的各项性能影响最大,且MWCNTs的加入能改善复合垫片材料的老化性能;随着MWCNTs含量的增加,无石棉垫片的拉伸强度、回弹率、密度和老化系数都增大,但压缩率逐渐减少。因此,在保证垫片材料的压缩率满足要求的前提下,适当增加MWCNTs的含量能显著提高无石棉垫片的性能。     

一种无石棉金属缠绕垫片压紧应力的解析算法

在螺栓法兰系统中,垫片的局部压紧应力比平均压紧应力对法兰连接可靠性的影响更大,而现有的试验技术无法确定垫片上局部应力的分布情况。考虑内压时的法兰转角和垫片的力学性能,提出垫片径向压紧应力分布的解析算法。解析法计算的结果与数值模拟得到的应力分布基本一致,虽然垫片内缘应力值的解析计算结果较数值模拟果偏小,但仍满足工程近似计算的精度要求。分析结果表明,垫片径向压紧应力不是均匀分布的,而是由垫片内缘向外缘逐渐增大。     

不同截面横梁的受力变形有限元分析及截面优化

利用有限元分析软件ANSYS对某型设备的横梁的受力变形进行计算分析,并根据变形情况对横梁的截面进行优化,解决了工程实际问题。     

不同温度下胶乳复合垫片蠕变松弛特性分析

螺栓法兰接头的垫片在高温下长期使用,会发生蠕变松弛。垫片的蠕变松弛会导致接头内部流体泄漏,因此建立一种预测密封垫片蠕变和应力松弛的方法尤为重要。利用三参量开尔文流体模型建立一种预测垫片高温蠕变残余应力随时间变化的解析模型,并对胶乳复合垫片进行不同温度、不同应力载荷的蠕变松弛实验。研究结果表明：胶乳复合垫片在相同应力载荷下温度越高残余应力整体下降越明显,且应力载荷越大,损失的应力越多,随时间的推移,残余应力下降逐渐平缓;垫片的高温蠕变松弛行为会导致垫片质量和厚度下降,但随着垫片应力载荷的继续增加,垫片质量和厚度下降的趋势会有所减缓,而随温度的增加,质量和厚度持续降低,且下降趋势不会变缓。三参量开尔文流体模型的预测值与实验数据非常接近,最大误差为4.104%,该模型可以准确地描述垫片的力学行为以及垫片由于蠕变松弛引起的应力载荷损失。     

抄取无石棉密封垫片的打浆设计及性能研究

采用抄取法制备无石棉胶乳密封垫片的过程中，纤维的分布形态对垫片性能有很大影响。设计了一个均匀实验表，确定4个自变量以及在自变量范围内的10个水平的工艺设计方案，对所制备的垫片进行了压缩回弹率及拉伸强度性能测试，并采用多重线性回归方法研究了各工艺参数与压缩回弹率及拉伸强度的关系。结果表明：打浆比压、打浆质量分数、打浆频率对垫片的性能影响很大。同时对垫片表面采用电镜测试得到SEM图，从测试结果可以看出，纤维分布形态与打浆工艺参数有着密切的联系。最后采用多目标优化函数对工艺参数进行了优化。     

玄武岩纤维抄取密封垫片最优纤维配比正交试验

各种纤维的用量配比对抄取无石棉密封垫片的性能有很大影响,将玄武岩纤维引入其中,以QY复合棉纤维用量、玄武岩纤维用量、纸浆纤维用量为主要因素,设计3因素3水平的正交试验,研究各纤维用量对垫片压缩率、回弹率及拉伸性能的影响,从而确定各纤维用量对垫片压缩率、回弹率、拉伸强度影响的主要因素及最优用量。结果表明:当QY复合棉纤维用量为28%、玄武岩纤维用量为2%、纸浆纤维用量为10%时,所制得垫片的压缩率为12.55%,回弹率为53.13%,拉伸强度为15.01 MPa。     

多壁碳纳米管对无石棉垫片力学性能和耐老化性能的影响

为了研究热氧老化条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对无石棉垫片性能的影响,以加入不同种类和不同添加量MWCNTs制备的无石棉垫片为研究对象,测试了老化前后无石棉垫片的压缩率、拉伸强度和老化系数。结果表明：老化试验后,无石棉垫片压缩率降低、拉伸强度提高;未添加MWCNTs的原始垫片压缩率和拉伸强度变化最大,压缩率下降6.06%,拉伸强度提高5.02MPa;添加MWCNTs的垫片压缩率和拉伸强度相对差均小于原始垫片的相对差;不同种类MWCNTs对垫片老化后的性能影响不同;添加羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)的垫片老化前后性能变化最小;添加质量分数1.2%MWCNTs-OH的垫片老化前后性能变化最小,垫片的耐老化性提升最明显。