軸向壓入式管接頭過盈量與密封性能的有限元分析.pdf

1、管道運(yùn)行過程中存在著運(yùn)輸介質(zhì)不同,輸送介質(zhì)時工作壓力的不同,運(yùn)輸環(huán)境的不同等,這些因素的極大差異性使得在實(shí)際工程應(yīng)用中所需要的管道連接方法也不盡相同。本文研究的是一種新型的非焊接管道連接技術(shù)—軸向壓入式管道連接技術(shù),它是指金屬在低于再結(jié)晶溫度下,同種或者多種材料之間,基于材料在過盈配合作用下產(chǎn)生彈塑性變形的基本原理實(shí)現(xiàn)相互連接或密封的技術(shù)。
　　首先,根據(jù)初步設(shè)計(jì)的管接頭,簡化其結(jié)構(gòu)建立力學(xué)模型,利用彈塑性力學(xué)的基本原理,分析管接

2、頭實(shí)現(xiàn)密封連接的力學(xué)原理。推導(dǎo)出管接頭實(shí)現(xiàn)密封連接的預(yù)緊力、管箍與套管過盈配合的過盈量、可承受的最大內(nèi)壓等計(jì)算公式。在理論上對管接頭的密封性能進(jìn)行了分析。為此類管接頭在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　其次,運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對2英寸管接頭的連接過程進(jìn)行數(shù)值模擬。根據(jù)管接頭連接過程中管箍主密封環(huán)應(yīng)力應(yīng)變的情況,得出不同管道壁厚下管接頭最佳過盈量,并得出管道壁厚與過盈量的關(guān)系。經(jīng)分析得出管接頭的過盈量并非越大越好,當(dāng)過盈

3、量過大時,主密封環(huán)的平均接觸應(yīng)力反而會減小。
　　最后,對管接頭密封性能進(jìn)行了分析,運(yùn)用 ANSYS瞬態(tài)動力學(xué)分析方法對管接頭的連接過程和密封失效過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析管接頭可承受的最大內(nèi)壓。根據(jù)連接載荷與密封性能的兩個指標(biāo)對管接頭的過盈量、厚度、尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的管接頭的密封性能更好,連接時所需的連接載荷也更小。
　　通過以上研究表明,軸向壓入式管接頭具有良好的密封性能,為該類管接頭在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供了可