重型刚性卡箍结构分析及拓扑优化

发布时间：2025-04-18 04:10

　　卡箍是连接带沟槽的管件、阀门以及管路配件的一种连接装置,沟槽式卡箍管接头是一种新型管道接头,是在管材、管件等管道接头部位加工成环形沟槽,用卡箍件、橡胶密封圈和紧固件等组成的套筒式快速接头。卡箍管件连接技术的应用,使复杂的管道连接工序变得简单、快捷、方便,使管道连接技术得到突破性发展。目前,国内卡箍的设计存在依赖参照国外产品资源、对产品的改进依靠实践中出现的问题、新型产品结构的开发盲目性很大、卡箍结构较小很难实现试验检测等问题。因此,立足于现有结构,利用有限元分析方法获得卡箍的受力特性,对卡箍结构进行合理改进极为重要。本文在国内外对沟槽式卡箍管接头研究的基础上以DN80重型刚性沟槽卡箍为原型,利用SolidWorks建模软件完成实体模型的建立,以.x_t格式输出导入到ANSYS进行有限元模型的建立,完成了卡箍结构的应力分析,获得了卡箍应力分布情况,由应力云图看出最大应力点MX及应力较大的区域均出现在螺栓固定平台与弧形壳体的交界处附近,并且得出卡箍的最大应力与其受到内压呈线性增加关系;由应力云图还看出,该卡箍沿轴向布置的加强筋所受到的应力值均较小,而沿周向布置的加强筋应力值较大,但从整体上看...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１卡箍连接方式??

可有效保护管内壁的涂层介质。但这种连接方式存在的不足便是在管道外壁焊??接圆环的工作中需要较高的焊接技术。Ｖｉｃｔａｕｌｉｃ公司［５］提出在管道外壁焊接带??有沟槽圆环的方案如图１－１?（ｂ）所示，通过与之配合的卡箍外壳内缘实现连接。??与Ｔｙｃｏ公司提出的焊接圆环式相同，沟槽圆....

图１－３?ＤＮ８０重型刚性沟槽卡箍??Ｆｉｇ．?１－３?ＤＮ８０?ｈｅａｖｙ?ｒｉｇｉｄ?ｇｒｏｏｖｅｄ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ??

１．３课题主要研究内容与方法??１．３．１主要研究内容??本课题以图１－３所示的ＤＮ８０重型刚性沟槽卡箍为研宄对象，分别建立卡??箍与密封圈的实体模型及卡箍肋板区域拓扑优化模型。然后利用ＡＮＳＹＳ前处??理器进行网格的划分，建立相应的有限元模型。最后，使用ＡＮＳＹＳ结构分析、??....

图2一l四面体单元

Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ?ｅｌｅｍｅｎｔ??三个位移分量：??＝?ｖｉ?Ｏ＇?ｈ?Ｐ）有１２个节点位移分量，表示为矢量：??ｆｆＣ＝｛Ｓ，?６ｊ?５，ｎ?５，ｙ任一点的位移分量是坐标的线性函数：??？?＝?／？，?＋／３２ｘ?＋?ｆｉ｝ｙ?＋?ｆｉＡｚ??＜?ｖ?....

图2一10节点四面体单元

以上是普遍适用的计算公式》??⑥高次四面体单元及六面体单元??对于常应变四面体单元，单元的各应力分量均为常量，而在利用有限元求??解实际工程问题中结构的应力场时，应力场的状态会随着坐标的变化产生急剧??的改变，而利用常应变四面体单元求解急剧变化的应力场时，其精度就会大大??降低，....

本文编号：4040506