焊接金属波纹管结构参数对平衡直径的影响

发布时间：2022-02-15 14:12

　　焊接金属波纹管密封性能受自身平衡直径的影响,而平衡直径与波纹管结构参数有关。为了了解焊接金属波纹管各结构参数对平衡直径的影响规律与影响程度,方便评估密封安全性,建立焊接金属波纹管数学模型和三维模型;根据数学模型,得出理想状态下焊接金属波纹管平衡直径表达式;在ANSYS workbench中改变波形、波厚、波数和波距,得出相应参数下的平衡直径数值,并分析不同参数对平衡直径的影响。分析结果表明:其他参数不变时,内外压作用下不同波形焊接金属波纹管的平衡直径随压力先快速增大,后增加趋势逐渐减小;受内压工况下平衡直径随波厚的增大而减小,随波数的增大而增大,随波距的增大而减少,受外压工况下平衡直径随波厚的增大而减小,随波数的增大而增大,随波距的增大而增大;受内压工况下各结构参数对平衡直径影响程度由大到小依次为波厚、波距、波数和波形,受外压工况下各结构参数对平衡直径的影响程度由大到小依次为波厚、波形、波距和波数。 

【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(08)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

波纹管受力几何模型

抽取波纹管中任意一个波片截面进行载荷分析,如图2所示。假设在虚位移过程中,波纹管的内外径不变,并且忽略在系统中做虚功的内力以及焊缝部位的弯曲应力和膜片内部的张应力。整个过程波片产生角位移β和水平位移S。图中H为波片有效高度。设p为介质压力,e为波片上任意一点水平方向的位移,取任意一点,则该点介质压力所做虚功为e·pdh,在整个波片上所做的虚功为

波纹管在内外压作用下产生一定轴向位移,底部保持不动,此时波纹管承受介质压力产生轴向力。采用ANSYS workbench中的probe工具探测出上表面的Force Reaction,测得反作用力与轴向力相平衡(反作用力只用Y方向分量,X与Z向力的量级为10-3,可忽略),如图3所示,根据反作用力即可根据公式(11)、(13)求得平衡直径。计算的波纹管结构参数及材料属性如表1所示。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]金属波纹管机械密封的有限元分析及实验验证[D]. 吴卫杰.北京石油化工学院 2015
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本文编号：3626771