發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 17:44

【摘要】：管道和壓力容器通常是采用法蘭墊片結(jié)構(gòu)連接形式,其中墊片的作用是為了減少密封介質(zhì)的泄漏。由于法蘭墊片結(jié)構(gòu)在工程設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛,密封介質(zhì)通過墊片的泄漏是整個(gè)設(shè)備泄漏的主要來源,所以該結(jié)構(gòu)密封機(jī)理與泄漏率計(jì)算模型的研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外的研究工作者們對(duì)法蘭墊片結(jié)構(gòu)的密封特性進(jìn)行了多方面的研究,研究方向主要集中在連接結(jié)構(gòu)宏觀密封機(jī)理、密封區(qū)域微觀泄漏模型、密封粗糙區(qū)域微觀接觸力學(xué)等。雖然法蘭連接結(jié)構(gòu)密封性能的相關(guān)研究比較全面,但是現(xiàn)存的泄漏機(jī)理模型和泄漏率的預(yù)測(cè)方法都包含了大量的實(shí)驗(yàn)回歸系數(shù)。為了準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)法蘭墊片結(jié)構(gòu)不同工況下的泄漏率,本文結(jié)合密封粗糙區(qū)域的流動(dòng)模擬數(shù)據(jù)和微觀力學(xué)接觸分析結(jié)果,提出了一個(gè)不依賴實(shí)驗(yàn)回歸系數(shù)的泄漏率的理論預(yù)測(cè)模型。首先利用MATLAB軟件生成粗糙面輪廓高度服從Gauss分布的隨機(jī)數(shù)值粗糙表面,然后把生成的數(shù)值粗糙表面數(shù)據(jù)導(dǎo)入SOLIDWORKS軟件中構(gòu)建粗糙表面三維模型,隨后利用ANSYS模擬仿真軟件對(duì)粗糙密封接觸區(qū)域三維模型進(jìn)行流體仿真,最后根據(jù)大量不同工況下泄漏率的模擬結(jié)果整理出流量因子的表達(dá)式。由流量因子的表達(dá)式可知連接結(jié)構(gòu)的泄漏率與密封接觸應(yīng)力和密封間隙高度等參數(shù)相關(guān)。本項(xiàng)目根據(jù)接觸力學(xué)理論構(gòu)建了粗糙面微觀粗糙峰接觸模型,利用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)接觸模型進(jìn)行分析,根據(jù)有限元分析結(jié)果整理出密封間隙高度關(guān)于密封接觸應(yīng)力和密封系數(shù)的表達(dá)式,最后基于多孔滲流理論并結(jié)合流體仿真和有限元分析結(jié)果提出泄漏率的理論預(yù)測(cè)模型。為了驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性,本文把項(xiàng)目中吊裝孔和參考文獻(xiàn)固體燃料電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同泄漏率的理論值進(jìn)行了比較驗(yàn)證。本文隨后根據(jù)泄漏率的理論預(yù)測(cè)模型對(duì)泄漏率影響因素進(jìn)行了分析,研究了粗糙面粗糙度、工作溫度、密封接觸應(yīng)力、密封介質(zhì)種類等因素對(duì)密封性能的影響。研究結(jié)果對(duì)復(fù)合金屬墊片法蘭墊片密封的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)起到了重要指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH136
【圖文】：

1圖 1-1 螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)示意圖中墊片的材料主要是復(fù)合金屬式，法蘭墊片密封結(jié)構(gòu)的工作片的材料特性，相同密封接更容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，因此片在密封接觸應(yīng)力的作用下工作過程中這種特性將會(huì)對(duì)墊的力學(xué)和材料性能對(duì)連接結(jié)構(gòu)中墊片的主要作用是減少密1.螺栓 2.墊片 3.法蘭

圖 1-2 法蘭墊片結(jié)構(gòu)泄漏示意構(gòu)的界面泄漏一般指的密封介質(zhì)通過法蘭和墊片應(yīng)用中工件加工表面不會(huì)是絕對(duì)光滑的，其總是存介質(zhì)從法蘭和墊片之間的密封粗糙接觸間隙中泄漏由一系列不同高度的波峰波谷所疊加而成的，在密上這些波峰波谷會(huì)形成流道。由此可知密封粗糙面著的影響，因此有關(guān)密封接觸表面的微觀形貌以及結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的研究工作者們針對(duì)螺栓法蘭墊片連接結(jié)構(gòu)展開了墊片密封系統(tǒng)的研究主要集中在連接部件密封接觸密封性能影響。整個(gè)相關(guān)的研究?jī)?nèi)容可以歸納為三

部件的這種材料特性將會(huì)影響到tevens-Guiue 和 Csago 等人[1]描述了不同纏密封接觸應(yīng)力作用下的變形特性，分析了密。研究結(jié)果表明：相同的密封間隙高度條件的密封接觸應(yīng)力，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)著指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。根據(jù)最終連接密封結(jié)構(gòu)壓強(qiáng)等因素對(duì)密封系統(tǒng)密封接觸應(yīng)力有著件研究了不同預(yù)緊應(yīng)力和不同介質(zhì)壓強(qiáng)條人[3]利用有限元模擬軟件對(duì)墊片在不同平均有限元分析，由密封接觸區(qū)域的應(yīng)力分布結(jié)方向應(yīng)力分布規(guī)律有重要影響，另外應(yīng)力分區(qū)域?qū)�連接結(jié)構(gòu)的密封性能起著至關(guān)重要的

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

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本文編號(hào)：2749246