本文關(guān)鍵詞：接觸式機械密封界面三維重建及有限元分析

  更多相關(guān)文章： 機械密封 表面形貌 三維重建 表征 有限元分析

【摘要】：在環(huán)境問題日益嚴峻的今天,人們對機械密封的安全性、穩(wěn)定性提出了更高的要求,由于機械密封環(huán)表面粗糙不平,工作壓力下的流體就會從密封界面的一側(cè)泄漏至另一側(cè),甚至引發(fā)密封失效。為了揭示機械密封泄漏機理,本文針對組成接觸式機械密封界面的動、靜環(huán)表面進行了研究,建立了真實密封界面模型,探討了載荷作用下接觸界面的孔隙率變化情況。具體工作如下:(1)研究從二維斷層圖像對密封端面的三維形貌進行重建的方法,介紹了常見的圖像處理技術(shù),給出一種選擇最佳閾值的方法。引入分形理論和孔隙率對重建的三維形貌進行表征,設(shè)計了計算端面分形維數(shù)和孔隙率的程序:當使用的盒子無法精確覆蓋三維數(shù)據(jù)時,盒子尺寸越大,誤差越大;討論了采樣層數(shù)對計算結(jié)果的影響:當層數(shù)較少時,增加采樣層數(shù)能夠顯著提高計算精度,但當層數(shù)超過某一數(shù)值時,繼續(xù)增加層數(shù)則無法大幅提高精度,基于MATLAB GUI開發(fā)了密封端面三維重建和形貌表征軟件。(2)將Imageware的曲面建模技術(shù)和PROE的3D建模技術(shù)結(jié)合,對三維數(shù)據(jù)進行了實體化建模,給出點云處理的方法,以及常見表面形貌的構(gòu)造方法:對于高斯表面,可以通過控制兩個自相關(guān)方向上的長度來對粗糙面的形貌進行調(diào)整,當二者相同時,構(gòu)造的表面呈現(xiàn)出各向同性的特征,若二者不同,則表面呈現(xiàn)各向異性的特征;對于分形表面,分形維數(shù)反映了表面輪廓的復雜程度,而尺度系數(shù)則反映了所能觀測到的粗糙形貌的幅值大小。(3)對重建的密封端面實體化模型,利用ANSYS Workbench對其進行有限元分析。靜環(huán)粗糙表面所受的載荷隨著動環(huán)表面的位移量增加而呈現(xiàn)非線性增大,在初始階段增速較快,然后放緩,當表面的粗糙峰進入塑性變形階段后,載荷的增速又加快,在載荷較小時,靜環(huán)表面的一些粗糙峰就已經(jīng)受到了較大的載荷作用,隨著載荷的增加,密封端面的體孔隙率也不斷減少。
【關(guān)鍵詞】：機械密封 表面形貌 三維重建 表征 有限元分析
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 前言8-13
• 1.1 課題的來源、背景及意義8-9
• 1.2 三維重建技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線11-12
• 1.3.1 課題的主要研究內(nèi)容11
• 1.3.2 技術(shù)路線11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第二章 密封端面的三維重建13-24
• 2.1 密封端面斷層掃描的原理和方法13-15
• 2.1.1 斷層數(shù)據(jù)獲取13-14
• 2.1.2 形貌繪制原理14-15
• 2.2 數(shù)據(jù)采集15-16
• 2.3 二維斷層圖像的預處理16-19
• 2.3.1 常用圖像處理方法17-18
• 2.3.2 圖像預處理的MATLAB實現(xiàn)18-19
• 2.4 閾值分割19-22
• 2.4.1 閾值分割的通用方法19-20
• 2.4.2 一種求取閾值的方法20-22
• 2.5 基于體素的三維重建22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第三章 密封端面的形貌表征24-35
• 3.1 分形理論的引入24-31
• 3.1.1 計盒維數(shù)計算原理24-25
• 3.1.2 二維數(shù)據(jù)的計盒維數(shù)計算25-26
• 3.1.3 程序的標定26-28
• 3.1.4 三維數(shù)據(jù)的計盒維數(shù)計算28-29
• 3.1.5 計算三維分形維數(shù)程序設(shè)計29-30
• 3.1.6 三維計盒維數(shù)計算30-31
• 3.2 孔隙率31-33
• 3.2.1 孔隙率計算原理31-32
• 3.2.2 孔隙率計算32-33
• 3.3 采樣層數(shù)對計算結(jié)果的影響33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于MATLAB的GUI設(shè)計35-43
• 4.1 MATLAB GUI簡介35
• 4.2 機械密封端面三維重建及形貌表征的GUI設(shè)計35-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 密封端面的實體化建模43-53
• 5.1 逆向工程43-46
• 5.1.1 點云數(shù)據(jù)處理44-45
• 5.1.2 構(gòu)建曲面45-46
• 5.2 表面形貌模擬46-50
• 5.2.1 高斯表面的模擬46-47
• 5.2.2 分形表面的模擬47-50
• 5.3 接觸模型的建立50-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 第六章 密封端面模型的有限元分析53-58
• 6.1 基于Workbench的有限元分析53-55
• 6.1.1 材料屬性53
• 6.1.2 網(wǎng)格劃分53-54
• 6.1.3 邊界條件54-55
• 6.1.4 后處理55
• 6.2 結(jié)果分析55-57
• 6.2.1 變形量分析55
• 6.2.2 接觸面積分析55-56
• 6.2.3 孔隙率分析56-57
• 6.3 本章小結(jié)57-58
• 第七章 總結(jié)與展望58-60
• 7.1 總結(jié)58
• 7.2 展望58-60
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)成果60-61
• 參考文獻61-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張浩;孫見君;涂橋安;;密封環(huán)端面共聚焦掃描圖像的分形特征研究[J];潤滑與密封;2015年09期

2 於秋萍;孫見君;涂橋安;馬晨波;;接觸式機械密封基本性能研究進展[J];流體機械;2015年02期

3 毛靈濤;連秀云;郝麗娜;;基于數(shù)字體圖像三維裂隙的分形計算及應用[J];中國礦業(yè)大學學報;2014年06期

4 孫天翔;王千;張振江;;機械密封技術(shù)在石油化工行業(yè)中的應用研究[J];硅谷;2014年09期

5 張青成;王萬富;左建民;毛靈濤;劉殿書;;煤巖CT圖像二值化閥值選取及三維重構(gòu)技術(shù)研究[J];CT理論與應用研究;2014年01期

6 姬翠翠;朱華;;粗糙表面分形接觸模型的研究進展[J];潤滑與密封;2011年09期

7 駱良順;王新;蘇彥慶;李新中;郭景杰;傅恒志;;基于連續(xù)切片的三維重構(gòu)技術(shù)在材料凝固組織研究中的應用[J];材料導報;2010年09期

8 魏龍;顧伯勤;馮飛;馮秀;孫見君;黃建;;機械密封摩擦副端面形貌的分形特性[J];石油化工高等學校學報;2009年02期

9 孫見君;顧伯勤;魏龍;馮秀;劉其和;;接觸式機械密封壽命預測方法[J];化工學報;2008年12期

10 孫見君;何小元;徐建中;劉其和;魏龍;顧伯勤;;機械密封端面形貌分形行為[J];石油化工設(shè)備;2007年06期

，

本文編號：925873