柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架力学性能研究

发布时间：2017-03-28 16:17

  本文关键词：柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：柔性石墨金属波齿复合垫片以其优异的力学性能和密封性能在中低温螺栓法兰连接中得到了广泛应用,并且获得了良好效果。由于波齿复合垫片材料能够耐高温,加之本身优良的结构,其在高温高压的螺栓法兰连接中也有应用的趋势。然而,GB/T19066.1-2008中仅给出了波齿复合垫片的厚度要求,目前波齿复合垫片的结构参数由生产厂家自己设计,这导致垫片的质量参差不齐,给使用企业带来了很大的安全隐患。波齿复合垫片的系列化、标准化是亟待解决的问题。另外,目前对于波齿复合垫片高温性能的研究几乎为空白。波齿复合垫片的力学性能主要取决于其金属骨架,因此,开展波齿复合垫片金属骨架力学性能研究,对于其更广泛、更安全地应用于石油化工等企业具有重要的价值和意义。 本文在GB/T19066.1-2008的基础上,利用数值模拟计算方法,通过对不同宽度的金属骨架计算研究,根据压缩量及应力、变形分布优化得到了比较合理的垫片结构。文中采用了新的边界条件,数值模拟计算结果能够准确地反映金属骨架的变形及应力分布情况。金属骨架在以下条件下具有较好的力学性能：波齿深度为金属骨架厚度的1/3左右；垫片单边宽度小于或等于10.5mm时波齿数为3.5,垫片单边宽度大于10.5mm时波齿数为4。金属骨架齿尖处的位移最大,波谷处的应力最大、齿尖区域的应力最小。随着波齿数的增加,轴向位移减小；随着波齿深度的增加,轴向位移增大。波齿数对轴向位移的影响程度大于波齿深度。 本文利用数值模拟计算方法研究了波齿复合垫片金属骨架的高温蠕变性能,表明波齿复合垫片金属骨架具有很好的抗蠕变性能。波谷处的蠕变应变最大,齿尖区域的蠕变应变最小,并且数值相差很大。随着载荷的增大,蠕变应变呈指数级别增大。在较低载荷条件下,较大蠕变应变区域较小,蠕变对金属骨架的影响较小；在较高载荷条件下,较大蠕变区域明显增大,蠕变对金属骨架的影响非常大。 本文介绍了高温高压工况下,波齿复合垫片需要研究的其它方面。高温条件下,蠕变松弛会引起泄漏失效,蠕变损伤累计可能引起断裂失效。在有压力波动的工况下,蠕变疲劳交互作用比单一的蠕变或疲劳复杂的多；蠕变疲劳交互作用下垫片的寿命比把蠕变和疲劳损伤线性相加的寿命要小的多。石墨与金属骨架材料的关联性对金属骨架的蠕变损伤、疲劳损伤有很大影响,另外,还应注意所使用粘结剂的高温稳定性。 波齿复合垫片是一种性能优良、安装方便、非常经济的垫片,本文研究了波齿复合垫片金属骨架的力学性能,对于企业、社会具有重要的价值和意义。
【关键词】：波齿复合垫片 力学性能 结构优化 高温蠕变 ANSYS
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 柔性石墨金属波齿复合垫片国内外研究进展11-16
• 1.3 研究的主要内容16-18
• 第二章 波齿复合垫片蠕变、疲劳及ANSYS的应用18-38
• 2.1 螺栓法兰连接18-24
• 2.1.1 垫片密封机理18-19
• 2.1.2 垫片密封的泄漏形式19-21
• 2.1.3 垫片密封过程21
• 2.1.4 影响泄漏的主要因素21-24
• 2.1.5 高压容器的密封设计24
• 2.2 波齿复合垫片24-28
• 2.2.1 结构特点及密封机理24-26
• 2.2.2 性能特点26-27
• 2.2.3 波齿复合垫片在石化装置中的成功应用27-28
• 2.3 高温蠕变介绍28-31
• 2.3.1 蠕变定义28-30
• 2.3.2 蠕变机制30-31
• 2.4 疲劳分析31-33
• 2.5 ANSYS在研究中的应用33-35
• 2.6 本章小结35-38
• 第三章 波齿复合垫片金属骨架结构优化38-46
• 3.1 数值模拟过程分析38-39
• 3.2 数值模拟过程准确性验证39-40
• 3.3 数值模拟计算结果分析40-43
• 3.4 金属骨架结构优化43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 波齿复合垫片金属骨架高温性能研究46-56
• 4.1 金属骨架高温蠕变性能数值模拟研究46-54
• 4.1.1 前处理46-47
• 4.1.2 求解47
• 4.1.3 后处理47-54
• 4.1.4 结论54
• 4.2 金属骨架高温蠕变-疲劳性能研究54-55
• 4.3 波齿复合垫片需要解决的其它问题55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 结论与展望56-60
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-60
• 附录60-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：272614