金属C形环力学性能及密封特性分析

弹簧加强金属C形环是一种性能优良的静密封元件,为研究结构对C形环力学性能以及密封面接触特性的影响,建立弹簧加强金属C形环三维仿真模型,采用有限元方法分析C形环的压缩回弹特性。仿真结果与压缩回弹实验结果一致,验证了理论模型的正确性。分析C形环密封面上接触区域和接触压力的变化规律,讨论C形环结构对密封特性的影响。结果表明:在相同的载荷下,C形环卸载时的接触区域比加载时的大,表明在卸载阶段C形环在更低载荷下即可维持同等密封效果;螺旋弹簧使C形环具备良好的回弹性能,能更好地应对使用工况的波动;银层使法兰与密封环的接触界面实现良好密封,合金层起保护银层和平稳传递接触力的作用。     

反应堆压力容器用C形密封环的选型设计研究

为开展某四代核电站反应堆压力容器C形密封环设计选型，针对2种以316L为密封层材料的C形环设计方案，分别建立了三维弹塑性有限元分析模型，模型中综合考虑了弹簧丝螺旋效应及接触摩擦的影响。基于所建模型，对C形环的密封特性进行了仿真分析，得到了设计压缩量线载荷、总回弹量及有效回弹量等关键性能参数，并将计算结果与传统的以纯银为密封层材料且带有包覆层的C形环进行了比较，最终给出了C形环设计方案的选型建议。     

异形结构弹性金属密封环力学特性数值研究

为对比不同结构弹性金属密封环的力学特性,建立弹性金属密封环力学特性数值模型,在验证数值模型准确性的基础上,对比分析O形、C形、U形和W形4种结构密封环的变形特性、轴向刚度和回弹性能,并分析进出口压差、温度和结构形式对轴向刚度的影响。研究结果表明:在压缩复位工况下,U形和W形环具有良好的回弹性能,C形环的回弹性能适中,而O形环的回弹性能较差;在高温高压工况下,弹性金属密封环轴向刚度随着温度的增加而减小,进出口压差对弹性金属密封环轴向刚度的影响不大,4种结构密封环的轴向刚度由大至小依次为O形、C形、W形和U形;在相同压缩量条件下,高温高压工况相比于压缩复位工况,弹性金属密封环的最大应力值更小,但应力值超过屈服强度的区域更大,结构更容易失效。通过对比4种结构密封环发现,O形环适用于高载荷低回弹的工况,U形和W形环适用于低载荷高回弹的工况,而C形环的性能适中。     

W形金属密封环回弹与密封性能研究

利用ANSYS分析W形金属密封环的压缩回弹性能和密封性能,得出W形金属密封环的压缩量与压紧力的关系;讨论加卸载过程中合金基体与银层的等效塑性应变分布情况并分析密封机制。通过正交试验,分析壁厚、波高、波峰半径、波谷半径等结构参数对密封环回弹性能和密封性能的影响规律。结果表明:W形环具有高回弹量和良好的自紧密封功能;加载压缩量达到10%时,合金基体的波谷区域开始出现塑性应变;镀银层在加载时的塑性流动,是能够实现密封的必要条件;壁厚和波高是对W形环综合性能影响最主要的参数;波谷半径过大将导致W形环密封性能难以保证,在改进设计中应避免。     

金属O形环力学性能仿真分析与试验验证

金属O形环的力学性能对于密封系统的强度设计、密封性、可靠性等有着直接影响。为研究金属O形环的力学性能,以核反应堆压力容器用金属O形环为研究对象,考虑密封环的复合结构、材料弹塑性特征和工况条件,采用有限元方法建立O形环力学性能仿真模型,分析密封环的压缩回弹特性、应力应变特征、接触特性以及银层的作用,并进行相关试验验证。结果表明:该有限元模型计算结果与试验结果具有良好的一致性;压缩率过大或过小都将导致其密封性能下降;整个压缩回弹过程可分为弹性变形、塑性变形、法兰接触及回弹4个阶段,O形环的回弹补偿性能由其压缩率决定;镀银层对于O形环接触压力分布起到了均化作用,而对总体的压缩回弹特性影响不大。     

海底管道连接器密封环密封性能有限元分析

海底管道连接器中金属密封环需具备良好的回弹特性并提供稳定可靠的接触载荷,才能保证有效密封。而对于复杂的非线性结构,因不能预知密封环预紧安装后的形变,针对其进行理论计算难度大且易产生误差。为研究连接器中金属密封环的接触性能和回弹性能,借助有限元软件Abaqus建立连接器中密封结构的二维轴对称模型,分析初始压缩率对不同径厚比密封环密封性能的影响。以密封环应力状态、压缩回弹量、接触应力依次表征其损伤情况、回弹特性及密封可靠性,并结合三者与初始压缩率的关系,确定预紧安装过程中压缩率的可行性区间。结果表明:密封环损伤易发生于密封环椭圆截面长半轴端点两侧;随着初始压缩率增大,压缩回弹量先增大后减小,薄壁密封环的回弹性能优于同外径的厚壁密封环;薄壁密封环对应初始压缩率的可行性区间远大于同外径的厚壁密封环,证明薄壁密封环密封性能优于厚壁密封环。该结论为密封环选型及预紧安装提供了相关依据。     

极限工况下蓄能密封环密封性能分析与实验探究

针对航天器大直径人孔及燃料贮箱在极限温度下的密封问题,基于ANSYS建立大尺寸蓄能密封环三维分析模型,在常温下通过压缩回弹性能、线载荷、密封接触面比压分布研究,得到蓄能密封环最佳压缩比例应在20%左右。在最佳压缩比20%下对低温（-196 ℃）和高温（176 ℃）工况下密封环密封性能进行有限元模拟分析。结果表明,该密封环低温工况下密封性能较常温工况没有明显变化,而高温工况下则有一定降低。在不同压力工况下对密封环进行氦气泄漏检测实验,发现该密封环常温工况下泄漏量小于低温工况和高温工况;在同一温度下密封压力变化时密封泄漏量变化较小。实验结果表明,该大直径密封环对密封面平面度要求较高,应严格控制安装及加工精度。     

CPR1000核反应承压容器C形环密封特性仿真分析方法研究

建立核反应承压容器C形环1∶13缩比模型,综合考虑弹簧丝螺旋效应、弹塑性、大变形、接触多重非线性及耦合效应,对C形环密封特性进行仿真分析,得到缩比模型压缩回弹密封特性曲线、有效回弹量及总回弹量等关键性能参数。C形环缩比模型有限元数值模拟结果与实际数据趋势相同,验证了分析方法及计算模型的合理性。以此为基础,提出实际尺寸C形环仿真分析方法,分析得到其密封特性参数及曲线。实际尺寸C形环各项性能指标仿真结果与缩比模型仿真结果非常接近,为论证实际尺寸C形环的密封特性及其工程应用提供了依据。     

W形金属密封环工作状态下综合性能优化设计

为满足航空航天领域严苛工况下的密封要求,对W形金属密封环综合性能进行研究,提出从回弹性能、密封性能、稳定性能3个方面对W形金属密封环工作状态下的综合性能进行优化;建立W形环静态工况计算模型和准静态压缩回弹计算模型,分别计算塑形变形区域占比、最大接触应力和回弹率来描述其稳定性、密封性和回弹性;建立一套W形金属密封环的优化方法,应用分层求解和加权平均构造目标函数的方法,在给定工作条件下完成可行域内W形环最优综合性能设计的求解。优化结果与国外某公司产品契合度较高,验证了整个优化方法的正确性。     

合金覆层厚度对反应堆压力容器用金属C型环密封性能的影响

赋能型金属C型密封环是保障核电站安全运营至关重要的基础部件,其组成部件之一的合金覆层的厚度将会影响C型环的密封性能。在建立C型环三维弹塑性有限元分析模型的基础上,通过实验验证了理论模型的可靠性,详细分析了合金覆层厚度对C型环力学性能和密封性能的影响。结果表明:在同一压缩量下,合金覆层越厚C型环刚度略大但它对回弹特性无明显影响;而合金覆层厚度过小时,塑性应变值较大,不利于C型环的密封;相反,合金覆层厚度越大,接触应力分布也越均匀,但过厚的合金覆层会导致密封面起皱;对于百万千瓦级核反应堆压力容器(RPV)用金属C型密封环,为保证良好的密封效果,工程上宜推荐合金层厚度在0.5 mm~0.7 mm范围内才能确保C型环具备较好的密封性能。     

An automatic algorithm for the segmentation and morphological analysis of microvessels in immunostained histological tumour sections

A fully automatic segmentation and morphological analysis algorithm for the analysis of microvessels from CD31 immunostained histological tumour sections is presented. Development of the algorithm exploited the distinctive hues of stained vascular endothelial cells, cell nuclei and background, to provide the seeds for a 'region-growing' method for object segmentation in the 3D hue, saturation, value (HSV) colour model. The segmented objects, identified as microvessels by CD31 immunostaining, were post-processed with three morphological tasks: joining separate objects that were likely to belong to a single vessel, closing objects that had a narrow gap around their periphery, and splitting objects with multiple lumina into individual vessels. The automatic segmentation was validated against a hand-segmented set of 44 images from three different SW1222 human colorectal carcinomas xenografted into mice. 96.3 ± 0.9% of pixels were found to be correctly classified. Automated segmentation was carried out on a further 53 images from three histologically distinct mouse fibrosarcomas (MFs) for morphological comparison with the SW1222 tumours. Four morphometric measurements were calculated for each segmented vessel: vascular area (VA), ratio of lumen area to vascular area (lu/VA), eccentricity (e), and roundness (ro). In addition, the total vascular area relative to tumour tissue area (rVA) was calculated. lu/VA, e and ro were found to be significantly smaller in MF tumours than in SW1222 tumours (p < 0.05; unpaired t-test). The algorithm is available through the website http://www.caiman.org.uk where images can be uploaded, processed and sent back to users. The output from CAIMAN consists of the original image with boundaries of segmented vessels overlaid, the calculated parameters and a Matlab file, which contains the segmentation that the user can use to derive further results.     

外压容器设计的公式法及其应用

以外压容器失稳的临界压力公式为基础,得到了外压容器设计的公式法,可用于长、短圆筒弹性失稳的稳定性设计与校核：并对公式的应用条件与适用范围进行了详细分析,给出了弹性失稳条件下厚径比δ／Di与设计外压P应满足的条件。在满足弹性失稳的条件时,公式法的计算结果与图算法的结果相差较小,满足工程设计要求。     

无模胀球的原理与研究进展

介绍了无模胀球技术的基本原理和主要工序, 以及无模胀球技术的最新研究进展和在工程中的应用情况。对椭球壳体液压胀形时的应力分布进行了理论分析和图形描述, 并进行了一系列的椭球壳整体无模液胀成形试验研究, 同时通过有限元数值模拟分析了壳体在胀形过程中塑性变形的发生部位及扩展过程。     

大型多鞍座卧式容器设计方法分析

为降低弯矩和鞍座反力,长径比大的卧式容器大多采用三鞍座或多鞍座支撑。多年来,多鞍座卧式容器的设计并没有形成统一的标准,目前大多采用三弯矩理论计算弯矩和鞍座反力,再引用双鞍座卧式容器的Zick校核方法对应力进行校核。此种方法步骤复杂,不便于工程应用。最近,欧洲协调标准EN13445《非直接受火压力容器》提出了一种不同于传统方法的多鞍座卧式容器的最新设计方法,这是多鞍座卧式容器设计第一次正式写入标准。本文主要介绍EN13445中的多鞍座卧式容器设计方法与传统方法的不同,并对两种设计方法中存在的一些问题进行了探讨。     

压力容器夹层壳体开孔冲压及模具

介绍在特殊夹层压力容器制造中对央层壳体壁上进行开孔翻边热冲压成形的工艺技术。     

某高压液下试验容器的结构设计

介绍某高压液下试验容器的设计目的，设计规范，设计结构及其合理性。本设备采用了GB150—1998《钢制压力容器》的设计标准，通过优化了的结构进行设计，达到节约制造成本，缩短制造工期的目的。     

外压容器设计有关问题探讨

通过对外压容器特别是带夹套容器的特性分析，提出了外压容器进行内压试验在设计时存在的问题，指出了外压内试的局限性。并结合工程实例，给出了解决问题的方法和建议。     

新型船舶推进方式--船舶综合液压推进

通过对现有船舶推进方式特点的比较，根据液压传动的机理和特点。结合液压传动技术在船舶中的应用。提出船舶综合液压推进。为验证其可行性，设计实验装置并进行初步试验。实验结果表明船舶液压推进具有良好的工作性能。适合作为船舶推进方式进行推广。     

基于心电脉搏信号的实时动态血管建模方法

当前血管微创介入手术三维图像导航系统中血管模型是由病人的CT或MRI二维扫描图像经三维重建生成的,为静态模型,不能准确反映术中血管的形态。针对以上问题,研究了基于实时心电脉搏信号的动态血管模型建模方法,主要包括编程建立参数化动态血管模型、实时采集处理心电脉搏信号获得模型运动参数、基于参数的动态模型建立三个部分。通过实验验证了动态模型的实时性和准确性。研究可以为血管微创介入手术图像导航系统提供较准确的实时动态血管模型,提高手术导航系统的视觉临场感,为医生提供重要的视觉参考。     

高压容器壳体的优化设计

高压容器在现代化工生产中的使用越来越多，随着化工装置的大型化，高压容器的直径、壁厚、质量均越来越大，造成产品的造价很高。优化设计方法是现代设计的一种重要方法，是工程设计人员的一种重要工具。这里针对高压容器的特点以质量最小为目标函数建立了高压容器优化设计数学模型，并对一实例进行了计算，得出了优化结果。指出了其结果对设计人员的指导作用。