高強(qiáng)管道整體型絕緣接頭應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著石油工業(yè)的發(fā)展，管道工業(yè)的技術(shù)水平得到了迅速的提高，絕緣接頭的使用有著完全替代絕緣法蘭的趨勢。雖然管道絕緣接頭在油氣工業(yè)管道中基本普遍應(yīng)用，但是對(duì)于高強(qiáng)管道絕緣接頭的理論研究還沒有得到足夠的重視和深入系統(tǒng)的開展，特別是對(duì)管道絕緣接頭中密封裝置形狀研究、預(yù)壓量對(duì)密封性和應(yīng)力的影響研究以及接頭各種尺寸參數(shù)變化引起的非線性變化研究。
　　本課題采用有限元軟件ANSYS WORKBENCH對(duì)整體型絕緣接頭進(jìn)行應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，主

2、要包括密封裝置優(yōu)化和簡化后的整體型絕緣接頭優(yōu)化兩個(gè)部分。密封裝置主要確定密封件的合理預(yù)壓量，將該預(yù)壓量應(yīng)用到簡化后的整體型絕緣接頭中，然后再進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。在保證接頭密封性和強(qiáng)度的條件下，對(duì)可能影響到接頭強(qiáng)度、質(zhì)量和密封性的接頭尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到延長使用時(shí)間，運(yùn)行安全可行及制造更加經(jīng)濟(jì)性目的。
　　經(jīng)過優(yōu)化分析，最終確定接頭的預(yù)壓量為1mm，在這種情況下，發(fā)現(xiàn)梯形槽的密封效果比矩形槽的密封效果更好。但在預(yù)壓量為零時(shí)，矩形槽可

3、以達(dá)到密封效果，而梯形槽卻不能，接頭密封裝置的形狀最終確定為矩形槽。矩形槽中的接觸壓力隨著預(yù)壓量的增加不斷增加，經(jīng)擬合矩形槽中的接觸壓力與預(yù)壓量之間的數(shù)量關(guān)系遵循一次函數(shù)；梯形槽中的接觸壓力隨預(yù)壓量的增加先緩慢增加后急劇上升，經(jīng)擬合梯形槽中的接觸壓力與預(yù)壓量的數(shù)量關(guān)系遵循高斯函數(shù)；矩形槽與梯形槽中的最大等效應(yīng)力隨預(yù)壓量的增加先緩慢減小后快速增加，經(jīng)擬合矩形槽和梯形槽中的最大等效應(yīng)力與預(yù)壓量之間的數(shù)量關(guān)系遵循三次函數(shù)。
　　接頭尺寸