轴向压入式管接头过盈量与密封性能的有限元分析

摘要

管道运行过程中存在着运输介质不同,输送介质时工作压力的不同,运输环境的不同等,这些因素的极大差异性使得在实际工程应用中所需要的管道连接方法也不尽相同。本文研究的是一种新型的非焊接管道连接技术—轴向压入式管道连接技术,它是指金属在低于再结晶温度下,同种或者多种材料之间,基于材料在过盈配合作用下产生弹塑性变形的基本原理实现相互连接或密封的技术。
　　首先,根据初步设计的管接头,简化其结构建立力学模型,利用弹塑性力学的基本原理,分析管接头实现密封连接的力学原理。推导出管接头实现密封连接的预紧力、管箍与套管过盈配合的过盈量、可承受的最大内压等计算公式。在理论上对管接头的密封性能进行了分析。为此类管接头在实际工程中的应用提供理论基础。
　　其次,运用ANSYS有限元分析软件对2英寸管接头的连接过程进行数值模拟。根据管接头连接过程中管箍主密封环应力应变的情况,得出不同管道壁厚下管接头最佳过盈量,并得出管道壁厚与过盈量的关系。经分析得出管接头的过盈量并非越大越好,当过盈量过大时,主密封环的平均接触应力反而会减小。
　　最后,对管接头密封性能进行了分析,运用 ANSYS瞬态动力学分析方法对管接头的连接过程和密封失效过程进行了数值模拟,分析管接头可承受的最大内压。根据连接载荷与密封性能的两个指标对管接头的过盈量、厚度、尺寸进行优化设计。发现优化后的管接头的密封性能更好,连接时所需的连接载荷也更小。
　　通过以上研究表明,轴向压入式管接头具有良好的密封性能,为该类管接头在实际工程中的应用提供了可靠依据。

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第1章 绪论

1.1课题的背景

1.2管道的连接方法

1.3轴向压入式管接头的研究现状

1.4本文的研究目的和意义、研究方法和主要内容

第2章 轴向压入式管接头的力学原理

2.1 轴向压入式管接头的连接机理

2.2 轴向压入式管接头的力学原理

2.3轴向压入式管接头的力学原理分析

2.4本章小结

第3章 管接头过盈量的有限元分析

3.1 ANSYS有限元分析软件介绍

3.2管接头有限元模型的建立

3.3管接头过盈量的分析

3.4 本章小结

第4章 管接头密封性能的分析

4.1 影响管接头密封性能的主要因素

4.2 ANSYS瞬态动力学分析

4.3管接头的内压分析

4.4本章小结

第5章 管接头的优化分析

5.1优化设计的基本概念

5.2优化方案

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参 考 文 献

攻读学位期间发表论文

致谢