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新型波纹管膜片的设计方法及制造技术研究

发布时间:2017-07-26 10:24

  本文关键词:新型波纹管膜片的设计方法及制造技术研究


  更多相关文章: S型焊接金属波纹管 刚度 拓扑优化 S型膜片形状


【摘要】:S型焊接金属波纹管是机械密封领域中较为先进的一种密封部件,被大量应用在高参数和腐蚀性等恶劣的工况条件下石化化工等领域中。为了保证密封的可靠和人员财产的安全,设计开发出新型的波纹管膜片结构,本文对提供的波纹管从以下方面对其刚度和膜片结构进行了研究。 首先,以企业生产最大型号的S型焊接金属波纹管进行ANSYS建模,,并利用该软件进行刚度的模拟分析,并将模拟结果与试验和经验计算结果进行对比,解决了大尺寸的波纹管的刚度无法测量的问题;并通过对膜片焊接接头的研究,明显的改善了膜片焊接处的应力集中。 其次,以现有的波纹管膜片尺寸为原始优化区域,对存在两种放置状况的原始图形施加三种不同的载荷条件,然后利用ANSYS软件提供的拓扑优化模块进行拓扑优化,得到了预期的S型形状。 最后,为了验证拓扑优化的可行性,并和ANSYS优化出来的图形进行对比,又用编制的iBone(imitationbone)程序对同样条件下的图形区域进行了优化,同样获得了预期的S型膜片形状。 通过对刚度的研究,可以准确的表征波纹管的弹性性能;通过膜片的拓扑优化研究,为新型波纹管膜片的设计研究提供借鉴,具有非常重要的实际应用价值。
【关键词】:S型焊接金属波纹管 刚度 拓扑优化 S型膜片形状
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH136
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 第一章 绪论7-16
  • 1.1 课题来源7
  • 1.2 本课题的研究背景、目的和意义7-9
  • 1.2.1 本课题的研究背景7-8
  • 1.2.2 本课题的研究目的和意义8-9
  • 1.3 金属波纹管国内外的发展介绍9-10
  • 1.3.1 金属波纹管国外发展介绍9-10
  • 1.3.2 金属波纹管的国内发展介绍10
  • 1.4 波纹管设计研究现状10-11
  • 1.5 目前波纹管研究存在的问题11-12
  • 1.6 课题研究的产品、内容和方法12-15
  • 1.6.1 课题研究的产品介绍12-15
  • 1.6.2 主要研究内容和方法15
  • 1.7 本章小结15-16
  • 第二章 焊接金属波纹管刚度的模拟分析16-30
  • 2.1 引言16
  • 2.2 有限元法和有限元软件16-21
  • 2.2.1 有限元法概述16-17
  • 2.2.2 有限元法的求解过程17-20
  • 2.2.3 ANSYS软件的简介及使用20-21
  • 2.3 S型波纹管的建模21-24
  • 2.3.1 波纹管的实体建模22-23
  • 2.3.2 网格划分23-24
  • 2.3.3 边界条件模拟24
  • 2.4 模拟结果、实验结果与计算值的比较24-27
  • 2.4.1 应力仿真24-25
  • 2.4.2 试验力分析25
  • 2.4.3 模拟、试验与经验计算值比较25-27
  • 2.5 薄板焊接接头应力分析27-28
  • 2.6 本章小结28-30
  • 第三章 基于ANSYS的波纹管膜片的结构优化探索30-49
  • 3.1 引言30
  • 3.2 结构优化介绍30-31
  • 3.3 ANSYS软件的拓扑优化介绍31-34
  • 3.4 基于ANSYS的拓扑优化研究探索34-48
  • 3.4.1 矩形横放时的拓扑优化34-41
  • 3.4.2 矩形竖放时的拓扑优化41-48
  • 3.5 本章小结48-49
  • 第四章 基于iBone法的波纹管膜片结构优化探索49-58
  • 4.1 引言49
  • 4.2 iBone法的理论介绍49-51
  • 4.3 基于iBone法的拓扑优化应用51-56
  • 4.3.1 矩形横放时的拓扑优化52-54
  • 4.3.2 矩形竖放时的拓扑优化54-56
  • 4.4 本章小结56-58
  • 第五章 总结与展望58-60
  • 5.1 全文总结58
  • 5.2 展望58-60
  • 参考文献60-63
  • 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
  • 致谢64

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