组合结构波纹管膜片的非线性固有特性分析
发布时间：2021-12-08 22:36
论文主要是对干气密封系统中的弹性元件波纹管进行研究,介绍了波纹管在国内外的发展和使用情况,本文利用连续化方法将组合结构波纹管膜片中的扁锥壳部分和圆弧部分认为是圆环薄板所具有的初挠度,然后根据非线性动力学基本理论,建立了扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片非线性动力学控制方程,对组合结构波纹管膜片在复合载荷作用下的大变形问题进行了分析和计算,同时研究了组合结构波纹管膜片在动静载荷协同作用下的非线性固有频率问题。为组合结构波纹管膜片在实际应用中提供了依据。首先介绍了干气密封系统中波纹管的发展现状和研究意义,列举了不同类型的波纹管,并且阐述了国内外对波纹管材料的主要研究方法。其次,采用连续化方法在非线性大挠度理论的基础上,对应用于干气密封系统中的扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片进行了非线性大变形理论分析,根据修正迭代法,对组合结构波纹管膜片的非线性大挠度进行了求解,同时通过二次近似解分析波纹管扁圆锥壳部分不同倾斜角的斜边的波形在圆弧最大挠度处的膜片非线性承载能力,并且在同一波形的基础上分析了波深、圆弧半径等参数在圆弧最大挠度处的膜片承载能力。最后,对应用于干气密封系统中的扁圆锥壳...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干气密封系统结构
组合结构波纹管膜片的非线性固有特性分析4都得到了新的应用[26]。直到1957年，美国专家开始将波纹管应用到机械密封中，并且得到了很好的使用，从而使波纹管机械密封技术得到了迅猛地发展，很多行业中都相继研发并使用了不同的波纹管机械密封技术。随着密封技术逐渐趋于完善，波纹管作为弹性元件逐渐被应用的干气密封系统中。波纹管在干气密封系统中基本结构如图1.1所示：图1.1干气密封系统结构1-组装套;2-紧固螺钉；3-辅助密封圈；4-金属波纹管；5-动环；6-静环；7-防转销；8-转轴波纹管的特点在于它是具有密封性能的弹性元件，而且波纹管具有很好的追随性，并且对温度的适应性也很强，能在高温的环境下运行。作为密封系统的元件，其动环中没有附加辅助密封圈，这在很大程度上降低了动环由于摩擦而产生的阻力，使其性能得到了有效地提高。在干气密封系统中，焊接波纹管替代了普通的弹簧元件，成为了密封系统中最重要的元件之一，其三维模型如图1.2所示：图1.2焊接金属波纹管模型与普通的弹簧元件相比，焊接波纹管的优点如下：1)焊接金属波纹管的使用压力和温度的范围比较广泛；2)焊接波纹管的做工比较精密，端面上弹簧挤压比较均匀，性能也非常好，可
组合结构波纹管膜片的非线性固有特性分析162.1.3基本方程和边界条件将组合结构波纹管膜片看作是具有初挠度的圆环板结构，对膜片进行非线性大变形分析，扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片的立体视图如图2.1所示，由于膜片倾斜角的角度不同，从而使其波形结构也不同。膜片不同倾斜角斜边波形如图2.2所示，取45o斜边波形膜片模型简化图如图2.3所示。具有初挠度组合结构波纹管膜片的厚度为t，膜片的内外半径分别为d、a，组合结构波纹管膜片中圆弧波长为2R，矢高为h,扁圆锥壳部分的矢高为f，膜片的外边界固定，内边界自由。扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片受到集中力P以及均布载荷q的复合作用，将扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片看作是具有初挠度的圆环板，利用非线性大变形理论对如图2.4所示的膜片进行分析。建立坐标系：r为径向坐标，w为挠度，Nr为径向薄膜力。图2.1波纹管膜片立体视图(a).直边波形(b).30o斜边波形(c).45o斜边波形(d).60o斜边波形图2.2波纹管膜片波形图
【参考文献】：
期刊论文
[1]单双层焊接金属波纹管刚度与疲劳寿命研究分析[J]. 李志强,马咏梅,朱涛,王泽平. 化工机械. 2019(06)
[2]金属波纹管结构可靠性的概率有限元分析[J]. 谢俊,陈远林,陈洪军. 化学工程与装备. 2019(08)
[3]非接触式机械密封动力学研究进展[J]. 孙电锋,孙见君,於秋萍,马晨波,葛诚. 化工进展. 2019(12)
[4]基于有限元分析的波纹管强度应力提取与计算[J]. 钟玉平,李杰,闫廷来,张爱琴,张小文,杨玉强,张玉佳. 材料开发与应用. 2018(06)
[5]基于有限元的波纹管疲劳寿命影响因素分析[J]. 李上青. 管道技术与设备. 2016(03)
[6]螺旋槽干气密封端面气膜温度场的数值分析[J]. 产文,宋鹏云,毛文元,焦凤. 排灌机械工程学报. 2015(05)
[7]基于半解析法的极端工况干气密封动态特性研究与参数设计[J]. 刘向锋,徐辰,黄伟峰. 清华大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]干气密封系统轴向非线性动力稳定性[J]. 韩明君,李有堂,朱丽,丁雪兴,俞树荣. 化工机械. 2012(03)
[9]温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响[J]. 韩燕,王淮维. 润滑与密封. 2012(03)
[10]焊接金属波纹管的动态特性分析和计算[J]. 穆塔里夫·阿赫迈德,木合塔尔·吾买尔哈里,程伟. 机械设计与研究. 2010(04)
硕士论文
[1]机械密封焊接金属波纹管波片力学性能分析及结构优化[D]. 王悦.兰州理工大学 2008
本文编号：3529375
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干气密封系统结构
组合结构波纹管膜片的非线性固有特性分析4都得到了新的应用[26]。直到1957年，美国专家开始将波纹管应用到机械密封中，并且得到了很好的使用，从而使波纹管机械密封技术得到了迅猛地发展，很多行业中都相继研发并使用了不同的波纹管机械密封技术。随着密封技术逐渐趋于完善，波纹管作为弹性元件逐渐被应用的干气密封系统中。波纹管在干气密封系统中基本结构如图1.1所示：图1.1干气密封系统结构1-组装套;2-紧固螺钉；3-辅助密封圈；4-金属波纹管；5-动环；6-静环；7-防转销；8-转轴波纹管的特点在于它是具有密封性能的弹性元件，而且波纹管具有很好的追随性，并且对温度的适应性也很强，能在高温的环境下运行。作为密封系统的元件，其动环中没有附加辅助密封圈，这在很大程度上降低了动环由于摩擦而产生的阻力，使其性能得到了有效地提高。在干气密封系统中，焊接波纹管替代了普通的弹簧元件，成为了密封系统中最重要的元件之一，其三维模型如图1.2所示：图1.2焊接金属波纹管模型与普通的弹簧元件相比，焊接波纹管的优点如下：1)焊接金属波纹管的使用压力和温度的范围比较广泛；2)焊接波纹管的做工比较精密，端面上弹簧挤压比较均匀，性能也非常好，可
组合结构波纹管膜片的非线性固有特性分析162.1.3基本方程和边界条件将组合结构波纹管膜片看作是具有初挠度的圆环板结构，对膜片进行非线性大变形分析，扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片的立体视图如图2.1所示，由于膜片倾斜角的角度不同，从而使其波形结构也不同。膜片不同倾斜角斜边波形如图2.2所示，取45o斜边波形膜片模型简化图如图2.3所示。具有初挠度组合结构波纹管膜片的厚度为t，膜片的内外半径分别为d、a，组合结构波纹管膜片中圆弧波长为2R，矢高为h,扁圆锥壳部分的矢高为f，膜片的外边界固定，内边界自由。扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片受到集中力P以及均布载荷q的复合作用，将扁圆锥壳-圆弧-圆环板组合结构波纹管膜片看作是具有初挠度的圆环板，利用非线性大变形理论对如图2.4所示的膜片进行分析。建立坐标系：r为径向坐标，w为挠度，Nr为径向薄膜力。图2.1波纹管膜片立体视图(a).直边波形(b).30o斜边波形(c).45o斜边波形(d).60o斜边波形图2.2波纹管膜片波形图
【参考文献】：
期刊论文
[1]单双层焊接金属波纹管刚度与疲劳寿命研究分析[J]. 李志强,马咏梅,朱涛,王泽平. 化工机械. 2019(06)
[2]金属波纹管结构可靠性的概率有限元分析[J]. 谢俊,陈远林,陈洪军. 化学工程与装备. 2019(08)
[3]非接触式机械密封动力学研究进展[J]. 孙电锋,孙见君,於秋萍,马晨波,葛诚. 化工进展. 2019(12)
[4]基于有限元分析的波纹管强度应力提取与计算[J]. 钟玉平,李杰,闫廷来,张爱琴,张小文,杨玉强,张玉佳. 材料开发与应用. 2018(06)
[5]基于有限元的波纹管疲劳寿命影响因素分析[J]. 李上青. 管道技术与设备. 2016(03)
[6]螺旋槽干气密封端面气膜温度场的数值分析[J]. 产文,宋鹏云,毛文元,焦凤. 排灌机械工程学报. 2015(05)
[7]基于半解析法的极端工况干气密封动态特性研究与参数设计[J]. 刘向锋,徐辰,黄伟峰. 清华大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]干气密封系统轴向非线性动力稳定性[J]. 韩明君,李有堂,朱丽,丁雪兴,俞树荣. 化工机械. 2012(03)
[9]温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响[J]. 韩燕,王淮维. 润滑与密封. 2012(03)
[10]焊接金属波纹管的动态特性分析和计算[J]. 穆塔里夫·阿赫迈德,木合塔尔·吾买尔哈里,程伟. 机械设计与研究. 2010(04)
硕士论文
[1]机械密封焊接金属波纹管波片力学性能分析及结构优化[D]. 王悦.兰州理工大学 2008
本文编号：3529375
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