發(fā)布時(shí)間：2017-08-15 15:04

  本文關(guān)鍵詞：螺栓法蘭系統(tǒng)泄漏率模型的建立及失效分析

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【摘要】：螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用非常廣泛,石油化工、壓力容器、航空航天等中的管道連接,用的最多的就是螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)。本文研究的主要內(nèi)容是基于螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)的泄漏率問(wèn)題以及對(duì)其進(jìn)行失效分析。 首先,介紹了螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)的一些現(xiàn)狀,分析了泄漏對(duì)人類自身安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境造成的危害。防止密封系統(tǒng)失效,保證密封系統(tǒng)不泄漏已刻不容緩。 其次,通過(guò)試驗(yàn),對(duì)影響泄漏的因素加以分析,主要從墊片壓緊應(yīng)力、墊片寬度、介質(zhì)壓力、介質(zhì)黏度、溫度等方面研究了單個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)泄漏產(chǎn)生的影響；針對(duì)墊片的蠕變性能及其壓縮回彈性能從時(shí)間與溫度等方面也做了相應(yīng)的工作。試驗(yàn)結(jié)果表明：墊片壓緊應(yīng)力與泄漏率成冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系；墊片寬度與泄漏率成反比例函數(shù)關(guān)系；介質(zhì)壓力與泄漏率成線性關(guān)系；介質(zhì)黏度與泄漏成反比例函數(shù)關(guān)系等。 再次,對(duì)墊片的密封失效進(jìn)行了一定的研究,從緊密度角度劃分了密封性能等級(jí),并通過(guò)反應(yīng)論理論,從能量角度分析了引起失效的原因。 最后,選取ASME B16.5標(biāo)準(zhǔn)中NPS4Class150法蘭,通過(guò)Ansys三維有限元分析軟件,建立基于螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)的三維有限元模型,得出不同螺栓預(yù)緊力、相同介質(zhì)壓力下以及相同螺栓預(yù)緊力、不同介質(zhì)壓力下的螺栓、法蘭、墊片應(yīng)力云圖。結(jié)果表明：墊片上的應(yīng)力分布在不同的螺栓預(yù)緊力下分布趨勢(shì)基本一致；增加螺栓預(yù)緊力和增大介質(zhì)壓力,都會(huì)使墊片相同位置的應(yīng)力值變大。
【關(guān)鍵詞】：螺栓法蘭墊片 泄漏率 失效分析 Ansys
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 泄漏率模型的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本法蘭連接系統(tǒng)失效的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 影響螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)泄漏的因素18-38
• 2.1 密封系統(tǒng)泄漏的方式18
• 2.2 流體密封的分類18-19
• 2.3 螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)研究對(duì)象分析19-21
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介19-20
• 2.3.2 測(cè)量原理說(shuō)明20-21
• 2.4 影響X片泄漏各因素的分析21-36
• 2.4.1 墊片壓緊應(yīng)力對(duì)泄漏的影響21-22
• 2.4.2 墊片寬度對(duì)泄漏的影響22-24
• 2.4.3 介質(zhì)壓力對(duì)泄漏的影響24-25
• 2.4.4 溫度變化對(duì)泄漏的影響25-27
• 2.4.5 介質(zhì)黏度對(duì)泄漏的影響27-28
• 2.4.6 墊片的蠕變量隨時(shí)間的變化28-31
• 2.4.7 墊片的壓縮回彈性能試驗(yàn)研究31-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)泄漏率模型的建立38-50
• 3.1 流體流動(dòng)的基本理論38
• 3.2 流體密封模型及其泄漏率的計(jì)算38-45
• 3.2.1 泄漏圓管模型38-40
• 3.2.2 泄漏平行平板模型40-41
• 3.2.3 泄漏平行圓板模型41-42
• 3.2.4 泄漏多孔介質(zhì)模型42-45
• 3.3 基于螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)泄漏率的計(jì)算45-49
• 3.3.1 墊片的基本性能45-46
• 3.3.2 墊片的壓縮回彈性能46
• 3.3.3 墊片的蠕變性能46-47
• 3.3.4 墊片的密封性能47
• 3.3.5 密封系統(tǒng)泄漏率的公式修正47-49
• 3.4 基于時(shí)間的泄漏率模型的建立49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 墊片密封失效分析50-58
• 4.1 墊片密封概述50-52
• 4.1.1 墊片密封結(jié)構(gòu)50
• 4.1.2 靜密封機(jī)理50-52
• 4.2 墊片密封的有效性52-53
• 4.2.1 密封墊片的緊密度研究52
• 4.2.2 緊密度等級(jí)劃分52-53
• 4.3 影響墊片密封失效的原因53-55
• 4.3.1 螺栓法蘭墊片系統(tǒng)自身元件分析53-54
• 4.3.2 受外界因素影響分析54-55
• 4.4 預(yù)防密封失效的措施55
• 4.4.1 選擇合理的墊片55
• 4.4.2 保證足夠的法蘭強(qiáng)度55
• 4.4.3 合適的螺栓預(yù)緊力55
• 4.5 墊片密封失效的反應(yīng)論模型55-56
• 4.5.1 反應(yīng)論模型的建立56
• 4.5.2 反應(yīng)論模型的建立56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第五章 螺栓法蘭墊片密封系統(tǒng)三維有限元分析58-76
• 5.1 有限元數(shù)值分析簡(jiǎn)介58
• 5.2 基于Ansys軟件的有限元分析58-67
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)模型的建立58-60
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)非線性分析60-62
• 5.2.3 有限元模型范圍的確定62
• 5.2.4 單元類型的確定62-65
• 5.2.5 材料屬性的確定65
• 5.2.6 定義邊界條件及其載荷65-66
• 5.2.7 有限元模型中螺栓載荷的確定66-67
• 5.2.8 有限元模型中內(nèi)部載荷的確定67
• 5.3 基于Ansys的螺栓法蘭墊片系統(tǒng)模型分析67-74
• 5.3.1 相同螺栓預(yù)緊力、不同介質(zhì)壓力下的結(jié)果分析67-71
• 5.3.2 相同介質(zhì)壓力、不同螺栓預(yù)緊力下的結(jié)果分析71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：678785