一类快开阀缓冲结构的设计和分析

摘要

本课题主要进行一类火工品驱动的新型快开阀即爆破阀的缓冲结构的设计，并针对这类阀门动作时间短，冲击大的特点，进行能量吸收研究、阀体冲击响应研究，并根据分析结果进行结构优化，最终得到合理的缓冲结构设计，为此类阀门及有类似要求的阀门提供设计参考。爆破阀由于其火药驱动的特性，必须在阀门内部设计缓冲装置。缓冲装置具有非常重要的功能，是爆破阀设计的重要组成部分。合理的缓冲装置设计可以有效的降低由于阀门动作传递到阀门支撑/管道上的载荷，防止阀门动作时活塞过大的冲击力造成损坏，保持阀门的结构完整性。
　　爆破阀的主要动作原理是火药产生推力，推动活塞切断安装在阀体中的剪切盖打开阀门。阀门整体结构紧凑，活塞在完成剪切后会对阀体产生一定的冲击。由于空间十分狭小，其缓冲机构只能设计在活塞腔中。在有限的空间中设计一种合适的缓冲结构，以及选择合适的缓冲材料是本课题的关键点。经过研究，采用了缓冲管组件的设计吸收爆破阀动作后的剩余能量，缓冲管组件安装在活塞下方，一个阀门安装两个缓冲管组件，对称安装，每个缓冲管组件包含缓冲管阵列，焊接在上下两片钢板之间。通过对单根缓冲管的静力压缩研究，分析缓冲管的能量吸收特性，通过理论计算初步确定合适的缓冲管数量；然后，通过有限元的方法进行阀体冲击响应和缓冲管的布置进行研究，确定缓冲管的布置方案；最后设计相应的试验验证方案，通过相应的试验验证后，最终得到合适的缓冲装置设计。最终，经过爆破阀功能试验的验证，证明缓冲装置的设计是合适的。

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第1章 绪 论

1.1核电发展情况

1.2爆破阀介绍

1.3缓冲的常见设计及发展现状

1.4本文构想

第2章 缓冲结构的初步设计

2.1前言

2.2阀门原理样机试验

2.3爆破阀剩余能量

2.4缓冲结构的初步设计

2.5结论

第3章 缓冲结构的能量吸收和冲击响应分析

3.1前言

3.2计算模型建立

3.3缓冲管压缩变形及能量吸收情况

3.4阀体应力应变情况

3.5缓冲结构优化分析

3.6结论

第4章 缓冲结构的试验验证

4.1前言

4.2试验概述

4.3验证试验

4.4结论

结论

参考文献

致谢

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