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项目年度编号
1100500195
中图分类号
TH703.11
成果公布年份
2011
成果简介
干气密封的应用经过40多年的发展，以其优良的性能已经在工业生产领域中得到广泛的应用。为了提高干气密封的密封效果，国内外学者对其结构进行了各种研究，但一般都是基于螺旋槽的研究，对其弹性元件(弹簧)研究的较少。该项目运用ANSYS有限元软件对焊接金属波纹管的动态性能进行分析，来提高干气密封的效果。1.应用PRO-E软件分别对单圆弧、双圆弧和三圆弧三种结构类型的焊接金属波纹管进行建模，然后导入ANSYS软件进行模态分析，分别得到它们的固有频率和振型，通过分析比较得出，在几何参数相同的情况下，单圆弧的固有频率最大，双圆弧的次之，三圆弧的最小；同时利用理论公式计算出波纹管的固有频率，然后与利用模态分析计算出的固有频率进行比较，从而验证了模态分析结果的可靠性，为波纹管的动态响应分析提供了依据。2.对三种类型的波纹管进行了谐响应分析，求出了响应值(位移)-频率曲线。通过分析得到，在相同的工况下，三圆弧波纹管的位移最小，是课题组的最优选择。采用模态叠加法对三种类型的波纹管进行瞬态动力学分析，分别得出它们的位移时间曲线和应力时间曲线。通过分析比较，在相同的工况下，双圆弧的位移最小，三圆弧的次之，单圆弧的最大；对于应力，三圆弧的最大，单圆弧和双圆弧的相差不大。综合考虑两种因素双圆弧波纹管是课题组的最佳选择。该项目建立了单圆弧、双圆弧和三圆弧三种结构的焊接金属波纹管有限元模型；采用分块兰索斯法进行波纹管的模态提取；利用ANSYS软件采用模态叠加法，得到了单圆弧、双圆弧和三圆弧三种类型波纹管的频响曲线图、应力时间曲线，国内未见相同文献报道。该项目以干气密封焊接金属波纹管为研究对象，对干气密封波纹管的动态特性参数进行研究，建立不同条件下其特性参数的计算模型并进行响应优化研究，为螺旋槽干气密封的优化设计、制造以及安全、可靠、稳定和长周期运行提供理论依据。应用ANSYS软件对干气密封波纹管结构动态响应优化研究，既可以降低成本，提高准确率，又能缩短试验周期。该软件可应用与各种不同工况条件下的干气密封波纹管结构动态响应分析，推广前景广阔。因此，该项目提供的理论、方法和程序可应用于产品开发。但有不足，该套软件是在ANSYS平台上进行的，不能脱离该商用软件；另外，只建立了单圆弧、双圆弧和三圆弧三种结构的计算模型，并在相同工况下分析和比较了三种情况下的动态响应特性，研究有待进一步拓宽。
完成单位
兰州石化职业技术学院
完成人
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