可伸缩铰链式柔性管接头接触密封性能分析

发布时间：2017-04-30 14:01

  本文关键词：可伸缩铰链式柔性管接头接触密封性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为新型的管道连接结构,可伸缩铰链式柔性管接头是由金属内外球套,橡胶密封圈和管道组成的一种性能优良的新型管接头,由于其独特的力学行为,例如能够灵活地伸缩和转向、能够承受如轴向载荷、径向载荷和偏转作用等,因而被广泛应用于诸如自来水,油气等的输运系统。在管道运输系统中,管接头的连接密封性至关重要,因而可伸缩铰链式柔性管接头密封性能分析是其结构设计的重要一环。为了研究可伸缩铰链式柔性管接头的接触密封性能,本文首先评述了相关领域的研究现状,而后确定了所研究的可伸缩铰链式柔性管接头的结构细节。在分析了管接头连接和密封特点的基础上,确定了用于有限元分析的接触类型、接触单元、接触对以及表征橡胶材料力学行为的本构方程,推导了求解接触问题的有限元列式。在完整执行建模、划分网格、加载和边界条件、求解和后处理等步骤后,实现了可伸缩铰链式柔性管接头在仅含初始过盈装配和施加静水压两种状况下有限元分析,为研究管接头各部件的应力水平和接触密封性能,论文展示了在两种状况下的接触区von Mises应力和接触压力分布并进行了对比分析。结果表明：可伸缩铰链式柔性管接头最大的von Mises应力主要集中在三个位置,分别位于与橡胶密封圈1相接触的球状外套内表面中央,球状内套内腔中央以及与橡胶密封圈2相接触的管道内壁；管接头的各个部件的接触应力近似呈现对称分布且垂直于接触面；比对仅含初始过盈和施加静水压后两种状况下的接触应力,可见接触应力大于管道内所施加的静水压力,因此可定性推断所研究的管接头能够起到密封作用,所得结果为可伸缩铰链式柔性管接头结构设计提供了数值依据。
【关键词】：可伸缩铰链式柔性管接头 接触 密封性 有限元法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB42
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 有限元法研究可伸缩铰链式柔性管接头的意义11-12
• 1.3 可伸缩铰链式柔性管接头的研究现状12-14
• 1.4 国内管接头主要的连接密封方式14-19
• 1.4.1 刚性连接方式14-17
• 1.4.2 柔性连接方式17-19
• 1.5 本文工作及研究方法19-20
• 1.5.1 工作概述19
• 1.5.2 研究方法19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第2章 接触问题的有限元分析21-31
• 2.1 接触问题概述21-27
• 2.1.1 接触应力公式22-24
• 2.1.2 球与平面的接触24-25
• 2.1.3 接触问题的求解方法25-27
• 2.2 有限元法在接触应力分析中的应用27-30
• 2.2.1 接触问题分类28
• 2.2.2 接触问题的分析步骤28-29
• 2.2.3 有限滑动公式与小滑移公式29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 密封橡胶圈的力学性能31-34
• 3.1 橡胶密封材料性质31
• 3.2 密封橡胶圈Mooney-Rivlin的弹性本构关系31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 可伸缩铰链式柔性管接头的有限元模型34-45
• 4.1 可伸缩铰链式柔性管接头介绍34-38
• 4.1.1 可伸缩铰链式柔性管接头的构造34-36
• 4.1.2 可伸缩铰链式柔性管接头的连接机理36-37
• 4.1.3 可伸缩铰链式柔性管接头的密封原理37-38
• 4.2 管道内压分析38-39
• 4.3 管接头实体模型和简化模型的建立39-41
• 4.4 管接头有限元模型图41-42
• 4.5 边界条件及荷载42-43
• 4.6 分析过程43
• 4.7 本章小结43-45
• 第5章 可伸缩铰链式柔性管接头接触密封分析结果45-78
• 5.1 von Mises应力45
• 5.2 接触应力45-46
• 5.3 仅有初始过盈管接头的分析结果46-60
• 5.3.1 von Mises应力情况46-48
• 5.3.2 接触应力情况48-60
• 5.4 施加静水压后管接头的分析结果60-74
• 5.4.1 von Mises应力情况60-63
• 5.4.2 接触应力情况63-74
• 5.5 综合分析结果74-76
• 5.6 本章小结76-78
• 第6章 结论与展望78-80
• 结论78
• 展望78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 赵明华;;卡箍式柔性伸缩管接头在雪卡水电站的应用与研究[J];安徽农业科学;2009年10期

2 刘法炎;接触应力计算的改进方法[J];河南城专学报;1992年00期

3 程改霞;姜晋庆;;管接头的接触密封与受力分析[J];弹箭与制导学报;2005年S1期

4 常研;一种球铰式连接结构[J];电子机械工程;2001年01期

5 成晓杰;;基于ABAQUS的套筒过盈配合有限元接触分析[J];机械工程师;2012年02期

6 魏延刚;轴毂过盈联接的应力分析和接触边缘效应[J];机械设计;2004年01期

7 陈思;徐熹;杨怀刚;曾庆强;;基于Abaqus的橡胶密封垫对比分析[J];计算机辅助工程;2013年S2期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 尹素仙;橡胶球铰的刚度与疲劳寿命分析[D];湘潭大学;2010年

2 聂根辉;管道轴向压入式接头力学分析及结构优化[D];南昌航空大学;2012年

3 徐同江;基于ANSYS的O形密封圈的有限元分析[D];山东大学;2012年

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本文编号：336961