分级加载下核级石墨密封垫片的压缩回弹性能研究

为加强核级石墨密封垫片的密封效果,提高核电密封系统的可靠性,通过试验的方法分别研究了核级石墨密封垫片在4级加载、8级加载和1次加载三种不同加载方式下的压缩回弹曲线以及压缩率、回弹率,通过对比分析,探索加载方式对垫片压缩回弹性能的影响和加载方式对垫片压缩回弹性能作用的内在机理。研究结果表明,分级加载对垫片的压缩回弹性能有较大影响,垫片的石墨密封环随着分级加载次数的增加,塑性变形逐渐积累发生硬化,使得垫片的压缩模量逐渐增大;相较于1次加载,采用4级加载、8级加载使得垫片的压缩率逐渐增大,回弹率不断下降,分级加载次数越多使得垫片压缩回弹性能下降越明显。因此,采用1次加载或较少分级次数加载更有助于保证垫片的密封性能。     

垫片型式对螺栓交互作用影响有限元分析

垫片作为法兰长期密封的关键,其型式上的不同会对螺栓间的弹性交互作用产生重大影响。选用石墨金属缠绕式垫片和聚四氟乙烯垫片,采用有限元数值模拟方法,研究顺次、交叉加载方式下垫片内径为100 mm、110 mm、120 mm、134 mm时螺栓间的弹性交互作用规律。建立DN100 PN40法兰实验装置;并验证了模型的准确性。模拟结果表明,随着垫片内径的不断增大,螺栓载荷会发生明显变化,某些螺栓所受弹性交互正、负作用类型会发生转变,弹性交互正、负作用强度会逐渐降低;相较于石墨金属缠绕式垫片,聚四氟乙烯垫片引起的螺栓载荷波动和弹性交互正、负作用强度波动更为剧烈。在两种垫片都适用的工况下,采用顺次加载、内径较大的石墨金属缠绕式垫片能达到更好的密封效果。     

石墨垫片密封界面的力学特性

石墨垫片是一种广泛使用的静密封,其良好的密封性能取决于密封界面的力学特性。为了研究石墨垫片密封界面的力学特性,该文基于现有密封实验台结构和材料弹塑性,建立了垫片系统有限元模型,模拟实验台加卸载工况,仿真研究垫片的力学特性。实验测量了垫片压缩回弹曲线。仿真结果给出了垫片在加载和卸载过程中接触压力、变形和压缩回弹曲线的变化情况,与实验测量结果吻合,验证了仿真方法的正确性,进一步从理论上阐明了此类垫片实现高接触刚度、高动载稳定性和高安装重复性的工作机理。     

利用MATLAB制作一类分形几何图形

本文应用MATLAB软件描绘了分形几何中的Koch雪花和Sierpinski垫片,给出了Sierpinski垫片一种新的描绘方法.     

NiTi合金密封垫片压紧力分布有限元分析

利用ABAQUS有限元方法分析NiTi形状记忆合金密封面上的压紧力分布,并与同等加载条件下的A1050纯铝平垫、金属石墨缠绕垫片作比较。结果表明:NiTi形状记忆合金垫片密封面上压紧力分布均匀性优于后2种常规垫片;内压力和弯矩作用下,NiTi形状记忆合金密封面压紧力受载荷影响比后2种垫片小。     

垫片密封的模糊可靠性分析方法

在充分考虑垫片密封的随机性和模糊性的基础上,提出了垫片密封的模糊可靠性的基本概念;并从反应论模型出发,依据模糊概率理论,对垫片密封的模糊可靠性设计计算方法进行了初步的探讨,并且导出了相应模糊可靠性的计算公式和Monte carlo计算机程序框图.     

三分谢尔宾斯基垫片上的调和函数与双调和函数的算法

在这篇文章中,我们首先介绍了三分谢尔宾斯基垫片和标准拉普拉斯算子;其次,我们推导出了三分谢尔宾斯基垫片上调和函数与双调和函数的算法。图的顶点上这些函数的算法最后得出了预垫片,也就是近似三分谢尔宾斯基垫片。     

基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片

针对飞机金属螺栓连接结构中螺栓孔孔边裂纹定量监测需求,提出了一种基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片,构建智能垫片监测半解析模型,分析垫片材料电磁属性对损伤监测效果的影响,并进行在线监测试验验证分析结果. 半解析模型结果表明,智能垫片各个感应通道的幅值比变化量随垫片磁导率增大而增大,而随垫片电导率增大而减小. 程序载荷谱作用下2A12-T4铝合金试件疲劳裂纹监测试验结果表明,铝合金和不锈钢材料的支撑垫片均能有效实现裂纹损伤的定量监测,但不锈钢材料的智能垫片其监测曲线比铝合金材料的智能垫片平滑,监测效果好. 将各通道幅值比变化曲线中的拐点作为特征点,通道1能够对累积损伤进行监测,通道2,3,4能够对疲劳裂纹扩展长度进行定量监测,监测精度达到1 mm.      

Sierpinski垫片的Hausdorff测度的上界估计

研究分形集的中心任务是计算或估计分形集的Hausdorff维数与Hausdorff测度。本文研究Sierpinski垫片的Hausdorff测度的上界估计,利用部分估计的方法,归纳出了关于Sierpinski垫片的某种部分覆盖所包含的小三角形的个数以及这种覆盖的直径的规律,得到了Sierpinski垫片的Hausdorff测度的一个更好的上界估计值Hs(S)≤1377811/09286×(2431/3072)s≈0.870031853。     

垫片材料在模拟的PEM燃料电池环境下损伤机制

垫片材料化学性能长时间的稳定性对质子交换膜(PEM)燃料电池密封及其性能至关重要。采用实验的方法研究PEM燃料电池垫片常用材料-硅橡胶材料在模拟的PEM燃料电池环境下的损伤情况。使用2种模拟的PEM燃料电池环境,采用X线光电子能谱(XPS)技术研究弹性体垫片材料暴露在模拟的PEM燃料电池环境下的损伤机制。试验结果表明,垫片材料暴露在PEM燃料电池环境下材料表面的化学结构发生了明显的变化,材料损伤机制主要是硅橡胶材料主链Si—O—Si和侧链Si—CH3逐渐断裂所致。     

改进轮边减速器垫片结构

通过对轮边减速器行星轮一侧的垫片的受力过程分析,找到了内燃铲运机轮边减速器多次发生机械故障的原因,并进而提出了改进轮边减速器垫片结构的方法,彻底解决了这一长期困扰我公司正常生产作业的问题。     

基于蠕变的高温法兰连接系统寿命预测方法

长期工作在高温下的法兰连接系统，由于密封垫片和螺栓的蠕变松驰，使得垫片上的残余压紧应力逐渐减小，并最终导致连接系统的泄漏失效，在考虑垫片和螺栓螺栓蠕变的基础上，对连接系统进行变形协调分析，建立了高温下法兰连接系统的变形协调方程；进而导出了垫片残余应力与时间的关系式，即变形协调率型方程；根据紧密性概念，以最大允许泄漏率为失效准则，提出了高温法兰连接系统的寿命预测方法。     

多孔介质气体流动模型在垫片密封中的应用

气体通过非金属垫片的泄漏可以用多孔介质模型来描述,由流动方程得到的垫片材料常数可以作为密封设计的基本参数.这一工作有可能使现行规范中的密封设计由主要依据连接结构强度的设计方法发展成以最大允许泄漏率为设计准则的"紧密性设计"方法.     

高温下垫片的蠕变失效分析

高温下垫片的蠕变行为,是密封系统发生失效和泄漏的根本原因。建立了垫片蠕变量的数学模型,进行了高温蠕变的试验研究,得出了垫片蠕变量和温度、时间的关系式。     

管法兰垫片连接系统的可视化设计

鉴于适用于压力管道连接的法兰、垫片标准众多、数据量庞大且连接结构的设计过程十分复杂,本连接系统通过建立法兰和垫片标准尺寸的Access数据库,开发了基于Visual Basic的管法兰垫片连接系统的设计软件,集成了连接系统的紧密性分析、可靠性分析和寿命预测等模块,实现了管法兰垫片连接系统的可视化设计.     

垫片高温试验装置的研制

在对法兰密封常用垫片进行了大量室温条件下的试验研究的基础上，为了解决高温工况下的法兰密封问题，研制了专用的垫片高温性能试验装置，成功地解决了装置的升温与控温，以及高温条件下的加载与卸载，垫片变形和泄漏率测量等技术难点，经过３００多小时的垫片高温性能试验得到了令人满意的结果，表明该装置达到了预期设计目标，已基本上具备了进行垫片高温性能试验的条件。     

一种分形插值函数的若干性质

由定义在Sierpinski垫片的一种质量分布导出一个分形插值函数,称之为质量分布形插值函数,给出了这类分形插值函数的Holder连续性等若干性质,这些性质反应了Sierpinski垫片的分形结构,可用来对Sierpinski垫片的Hausdorffi测度进行估计。     

垫片高温试验装置的研制

在对法兰密封常用垫片进行了大量室温条件下的试验研究的基础上，为了解决高温工况下的法兰密封问题，研制了专用的垫片高温性能试验装置，成功地解决了装置的升温与控温，以及高温条件下的加载与卸载、垫片变形和泄漏率测量等技术难点；经过３００多小时的垫片高温性能试验，得到了令人满意的结果．表明该装置达到了预期设计目标，已基本上具备了进行垫片高温性能试验的条件．     

石墨密封垫片的循环压缩回弹性能

通过试验研究了核级石墨密封垫片的循环压缩回弹性能。在常温下对垫片开展了加载速率分别为0. 25 MPa/s、0. 5 MPa/s及1 MPa/s的循环加载试验。在加载速率固定为0. 5 MPa/s时,对比研究了垫片在100℃及300℃下的循环加载性能,得到了不同工况下的应力-变形曲线,并计算出垫片在各工况下不同循环内的最大压缩量、压缩率及压缩模量。研究结果表明,在常温下,垫片的压缩模量随加卸载速率的增大而增大;在0. 5 MPa/s的加卸载速率下,垫片的压缩模量随温度升高而增大;而在每一种工况下,垫片的压缩模量均随试验循环次数的增加而减小,最大压缩量均随循环次数增加而增加,出现明显的塑性应变累积现象。     

大口径法兰瞬态工况正交试验

采用有限元分析方法结合正交试验研究了法兰的压力、口径、螺栓预紧载荷等参数对大口径法兰密封性能的影响.对有限元正交试验数据,通过多元回归得到缠绕垫片应力与螺栓预紧力、法兰压力、法兰温度和缠绕垫片回弹模量之间的关系式.研究表明,螺栓预紧力和法兰压力对缠绕垫片应力的影响是高度显著的,法兰温度和缠绕垫片回弹模量的影响是显著的.