本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的S型金屬波紋管的有限元分析

  更多相關(guān)文章： 金屬波紋管 有限元 強(qiáng)度 剛度 振動模態(tài) 瞬態(tài)動力學(xué)

【摘要】：在機(jī)械密封結(jié)構(gòu)中焊接式波紋管作為一個極其重要的組件,它的各方面性能的好壞直接影響著整個密封裝置的工作性能。由于金屬波紋管可以處理高溫下輔助密封的問題,所以彈簧和輔助密封圈被金屬波紋管取代了。焊接金屬波紋管能起到密封作用的原因有以下兩點(diǎn)：一是焊接金屬波紋管可以緩沖和補(bǔ)償由軸向竄動、動磨損及振動等因素引起的軸向位移；二是焊接金屬波紋管可以依靠自身的彈性力和密封中介質(zhì)的壓力共同作用于密封的端面施加一定量的比壓。通過了解國內(nèi)外實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的密封波紋管,其在工作時(shí)主要的失效形式是膜片的失彈、波紋管柱面的失穩(wěn)以及由于系統(tǒng)具有一定的振動特性引起的共振和結(jié)構(gòu)形式遭到破壞。波紋管式機(jī)械密封的主要應(yīng)用場合為石油化工等重工業(yè)領(lǐng)域,一旦出現(xiàn)密封失效則會帶來嚴(yán)重的后果,威脅著生產(chǎn)人員的生命安全,對企業(yè)造成資源的浪費(fèi),同時(shí)會對環(huán)境造成一定的污染。國內(nèi)外的專家和學(xué)者對波紋管的力學(xué)性能研究較多,在提高波紋管整體的各方面力學(xué)性能取得了很好的成果。但對于金屬波紋管外型進(jìn)行重新設(shè)計(jì)使其應(yīng)力分布情況更加合理的研究幾乎沒有。 本文在s型焊接金屬波紋管基礎(chǔ)上,在滿足其強(qiáng)度的同時(shí)對其結(jié)構(gòu)造型進(jìn)行改造,以S型焊接金屬波紋管的膜片為研究對象,首先建立了不同膜片數(shù)量的幾何模型和有限元數(shù)值模型并根據(jù)工作條件給定了相關(guān)邊界條件,分析了它們的強(qiáng)度,研究了膜片數(shù)量與變形量和應(yīng)力之間的關(guān)系；其次利用經(jīng)驗(yàn)法和有限元計(jì)算法對比分析了其剛度值,分析了不同的尺寸參數(shù)對其剛度的影響；最后通過ANSYS Workbench對波紋管在兩種工況的振動模態(tài)進(jìn)行分析,得出了兩種工況下的前十階的振動模態(tài)和頻率,分析出振動模態(tài)和振型不同的原因；同時(shí)分析了在變載荷工況下波紋管瞬態(tài)的力學(xué)特性,得出了不同時(shí)刻波紋管的應(yīng)力、位移和速度的響應(yīng)曲線。通過本文的研究和分析可以為波紋管的設(shè)計(jì)和其力學(xué)分析提供有效的理論依據(jù),也為波紋管的安裝和使用提供有價(jià)值的參考。
【關(guān)鍵詞】：金屬波紋管 有限元 強(qiáng)度 剛度 振動模態(tài) 瞬態(tài)動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：延邊大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 焊接金屬波紋管機(jī)械密封的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用11-15
• 1.3 國內(nèi)外波紋管的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-17
• 1.3.1 機(jī)械密封的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 波紋管研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 目前波紋管存在的問題17-18
• 1.5 研究目的及意義18
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 金屬波紋管的概述及相關(guān)研究方法20-25
• 2.1 波紋管概述20-21
• 2.1.1 金屬波紋管類型20-21
• 2.1.2 金屬波紋管的材料21
• 2.2 波紋管應(yīng)力的理論研究方法介紹21-22
• 2.3 金屬波紋幾何模型的建立22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 金屬波紋管強(qiáng)度和剛度的分析25-42
• 3.1 ANSYS Workbench介紹25-27
• 3.2 焊接金屬波紋管力學(xué)模型27-28
• 3.3 本文中波紋管材料的選擇28
• 3.4 波紋管的強(qiáng)度分析28-34
• 3.5 波紋管軸向剛度的計(jì)算34-37
• 3.5.1 邊界條件的確定34-35
• 3.5.2 波紋管剛度的經(jīng)驗(yàn)公式35-36
• 3.5.3 波紋管剛度的有限元計(jì)算值36
• 3.5.4 結(jié)果比較36-37
• 3.6 波紋管結(jié)構(gòu)對其剛度的影響37-41
• 3.6.1 壁厚對波紋管剛度的影響37-39
• 3.6.2 波深對波紋管剛度的影響39-40
• 3.6.3 波數(shù)對波紋管剛度的影響40-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第四章 金屬波紋管的模態(tài)和瞬態(tài)動力學(xué)分析42-56
• 4.1 金屬波紋管的模態(tài)分析42-48
• 4.1.1 模態(tài)分析的基本概念42-43
• 4.1.2 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)43-45
• 4.1.3 波紋管模態(tài)分析計(jì)算45-48
• 4.2 金屬波紋管瞬態(tài)動力學(xué)分析48-55
• 4.2.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析概述48-51
• 4.2.2 波紋管模型的處理51
• 4.2.3 模型的瞬態(tài)分析結(jié)果51-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)和展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 胡劍英,羅二倉,吳張華,戴巍;焊接波紋管在熱聲機(jī)械中的應(yīng)用[J];低溫與超導(dǎo);2004年03期

2 姜宏春;蔡紀(jì)寧;張秋翔;李雙喜;;機(jī)械密封用擠壓成型金屬波紋管應(yīng)力及軸向剛度的有限元分析[J];化工設(shè)備與管道;2007年05期

3 錢逸,盧志明;U型波紋管膨脹節(jié)平面穩(wěn)定性研究[J];壓力容器;1997年01期

4 穆塔里夫·阿赫邁德;程偉;阿斯耶姆·肖凱提;;S型焊接金屬波紋管的應(yīng)力仿真與試驗(yàn)研究[J];壓力容器;2010年01期

，

本文編號：734836