大型双锥密封过程非线性数值分析

建立双锥密封结构的整体有限元分析模型,采用非线性接触算法对双锥密封过程进行了数值模拟,有限元结果与试验结果吻合较好,将有限元模型和分析方法应用于内压载荷作用下大型双锥密封过程数值模拟,分别得到预紧和操作工况下双锥环Mises等效应力和垫片应力分布,以及垫片应力、双锥环应变和径向间隙随预紧载荷和内压载荷的变化曲线。径向间隙若按g≥0.1?设计,双锥环材料不可避免会发生整体屈服,径向间隙若按g≤0.05?设计,加压过程中的密封性能得不到保证,推荐径向间隙按g=(0.075%~0.1%)D1。     

高压容器双锥环密封径向间隙的研究

针对高压容器双锥密封结构实际应用中泄漏事故,根据高压容器双锥密封结构密封机制,提出螺栓力、双锥环径向间隙及垫片应力在升压过程中皆存在一个拐点,此时的最小密封比压是导致双锥密封泄漏的主要因素。通过分析操作工况主螺栓载荷和主螺栓预紧力,推导出双锥密封结构操作工况回弹量和密封比压公式,求出双锥环与端盖支撑面刚产生尚未产生径向间隙的拐点压力和此时的最小密封比压;以最小密封比压为目标函数,并考虑双锥环屈服和失稳两项约束,求得高压容器双锥环密封最佳径向间隙范围,并建议GB150对径向间隙取值的修改。结果表明,双锥环密封泄漏与软垫选择、双锥环几何尺寸、双锥环初始径向间隙等有关,其中对密封性起关键作用是双锥环几何尺寸。     

加氢反应塔非标准双锥密封性能的有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150-2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

加氢反应塔非标准双锥密封结构有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150 2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

加铝垫双锥环密封特性参数的试验研究

本文根据大量试验结果,对加铝垫双锥环的密封特性参数y和m以及密封面宽度和密封面接触状况等问题进行了分析探讨,并对国内外现行规范、标准中的有关内容提出了看法。文中对铝垫双锥环的y、m、密封面宽度、密封面状况提出了具体的选取原则,便于工程设计中参考。图10,表3。     

时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。     

双锥密封径向间隙及筒体端部设计研究进展

双锥密封是高压容器常用的一种密封结构。虽然GB150-1998《钢制压力容器》规定了双锥密封的设计方法,但如何正确合理地设计双锥密封,一直受到持续关注,尤其是双锥环内圆柱面与端盖支承面之间径向间隙和筒体端部的结构设计与其强度校核。为了进一步研究径向间隙的取值和完善筒体端部的强度计算,评述了双锥密封径向间隙和双锥密封筒体端部结构强度校核的研究状况,指出对双锥密封需要进一步考虑的因素。     

垂直轴风机圆锥滚子轴承有限元分析

基于有限元法在接触问题中的应用,对垂直轴风机顶部双列圆锥滚子轴承进行非线性分析.以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面,以滚子为接触面创建接触对。得到轴承Mises应力趋势及接触应力的变化规律,最大应力值出现在距外载最近的滚子上。对最大承载滚子环向接触应力的路径分析表明,应力分布曲线呈抛物线状,符合赫兹弹性体接触理论的分布规律。     

板带轧机预应力机架的装配接触分析

由于预应力机架是多体装配结构,各零件配合面是非线性的接触关系,采用常规的解析法不易准确计算预应力机架的整体刚度及各零件内部的应力分布状态.笔者借助大型有限元分析软件ANSYS,对预应力机架进行装配分析,对各零件重要配合面进行面-面接触分析.     

考虑齿面缺陷的重载齿轮有限元分析

以某水电站卷扬式闸门启闭机中的传动齿轮为例,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了齿轮接触仿真分析模型。利用ANSYS面-面接触单元进行了齿面不同位置缺陷的仿真分析,计算了齿轮的接触应力和接触变形,得出了存在铸造缺陷齿轮的应力、应变分布规律,分析比较了考虑齿面缺陷齿轮与理想齿轮应力、形变的差异。结果表明,齿面不同位置缺陷对重载齿轮性能有不同影响,该方法对控制齿轮加工制造过程中缺陷、提高齿轮强度和可靠性设计提供了重要依据。     

基于非线性有限元的箱口密封设计

采用非线性有限元分析软件MARC,建立了包装箱箱口密封有限元模型,分析了橡胶圈结构形式和材料硬度对箱口密封效果的影响。分析认为接触面积大小是决定这类包装箱密封特性的主要因素,因此选用材料较软及凸台与橡胶圈接触面积较大的结构方案有利于密封效果的提高。     

基准标注导致测量基准不确定的解决方法

由基本立体元素组成的双锥零件的尺寸既具有控制零件大小,又具有控制零件形状的双重特性。双锥零件的常规方法以实际端面为基准进行测量,由于实际端面往往与设计基准不重合,造成了较大的测量误差。提出双锥零件的测量基准相对于理想基准的位置按"最小条件"来确定的方法。该方法测量基准的位置不变,基准误差为0,有效地解决了双锥零件特性尺寸测量误差的问题。     

双浮动端面密封关键参数对密封性能的影响

针对双浮动端面密封的结构,建立密封二维轴对称非线性接触模型,提取浮动密封环谷半径和锥面角两个关键参数,利用有限元方法计算并分析这两个参数和橡胶O形圈压缩率对密封性能的影响。结果表明：随着浮动环谷半径和锥面角的增大,O形圈von Mises应力、接触压力、密封端面相对变形及轴向力相应增大;锥面角对以上性能参数的影响随着谷半径的增大而显著增加;轴向力同O形圈压缩率成正比,且增幅随着压缩率的增大而增大;浮动环端面产生由内径向外径处呈发散型的变形。通过设计浮动密封轴向力测量装置,实验验证有限元计算模型具有较好的可靠性。     

地铁列车空气弹簧接口密封改进分析

为了准确分析空气弹簧接口改进为锥形接口后密封圈的应力,采用ANSYS软件建立了密封槽斜置和平置两种结构及密封圈的二维模型,对比分析密封圈的应力以及角度、环境温度变化对应力的影响。结果表明:锥形接口的锥角α约70°时密封圈的接触应力最大;密封槽平置结构中密封圈的接触应力比斜置结构中的大;密封圈截面直径为3.55 mm,压缩率为15%,密封槽平置且锥角α约70°是空气弹簧接口的一种优化的结构。     

超低温蝶阀密封机构的有限元分析

分析了双偏心超低温金属-非金属密封副蝶阀在低温下的应力状态,阀座密封宽度对密封副的结构应力和密封性能均有很大的影响。随着密封宽度的增大,密封副所受接触应力增大,有助于提高其密封性能,但随之也带来了摩擦应力的增大,使密封圈的使用寿命降低。因此,在密封副设计时,应综合考虑这两个因素的影响来优化结构参数。     

高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构有限元分析

利用ABAQUS软件建立了高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构的有限元分析模型,研究了高压氢气作用下由于橡胶材料的吸氢膨胀对O形圈变形及应力的影响,探讨了不同初始压缩率、氢气压力、沟槽间隙、有无挡圈等工况下O形圈最大Von Mises应力、最大剪切应力和最大接触应力的变化规律。结果表明:高压氢气环境下,吸氢膨胀会导致橡胶O形圈的截面高度和面积的增加,但对O形圈的应力基本无影响。增加O形圈压缩率会提高初始安装工况下的接触应力,有利于初始密封的形成,但当介质压力较大时,过高的压缩率会显著增加剪切应力,导致O形圈发生剪切破坏。相较于低压工况,高压下密封沟槽间隙对O形圈的Mises应力和剪切的影响非常显著,较大的沟槽间隙会使O形圈发生挤出和剪切破坏,而安装密封挡圈可明显改善O形圈的变形和应力情况,有效防止O形圈被挤入沟槽间隙,同时提高密封性能。     

特殊螺纹接头主密封优化研究

以特殊螺纹接头为研究对象,采用有限元分析的方法,分析常规锥面/锥面密封结构、变锥面密封结构以及逆向台肩3种结构主密封面上接触压力分布规律,并在此基础上提出一种改进型密封结构。有限元分析结果表明:锥面/锥面密封结构主密封面上接触压力分布不均,有效接触长度很短;变锥面密封结构和逆向台肩能够在一定程度上改善接触压力分布,但密封结构参数对接触压力分布影响很大;改进型密封结构综合了上述结构的优点,主密封面上接触压力呈现U型分布,并且在拉伸载荷作用下有着更高的稳定性。     

船舶艉轴密封环机械变形有限元分析

对于船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形,传统采用的分析方法隔离体法和整体粘接都假定密封端面必须始终完全接触,忽略了动、静环密封端面变形的差异,不能反映高介质压力下密封端面的局部接触问题。本文基于接触理论提出了整体接触法,对船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形进行了有限元分析,保证了端面受力与变形的协调,实现了端面接触力的自动求解和静密封环的平衡。有限元分析结果表明,密封端面在力和力矩作用下产生锥形变形,形成接触闭合区和锥形开口区,且在接触区有应力集中。     

船舶艉轴机械密封温度场与热变形分析

船舶艉轴机械密封在运转时,密封环端面温度的分布及热变形对密封的泄漏有重要的影响。为了提高机械密封的密封性,采用有限元分析方法,运用整体法和分离法对机械密封的动、静环的温度场、热变形进行分析,研究在不同主轴转速下端面温度的变化情况。分析表明:机械密封端面的最高温度出现在接触区域的中间,并向内、外两侧递减;端面摩擦热与主轴的转速有密切的关系,转速越大,产生热量越多,温度越高;密封环的导热系数也对端面温度也有影响,导热系数越高,端面最高温度会越低;端面热变形量内径处大于外径处。