高温机械密封用焊接金属波纹管失弹特性分析

利用ANSYS软件对高温条件下机械密封焊接金属波纹管进行了失弹分析,分别考虑了轴向端面压力、组合力、温度以及力热总载荷对波纹管弹性性能的影响.分析结果表明,各类力载荷及热载荷分布对波纹管弹性性能均产生影响,不同作用载荷下得到的允许压缩位移值不同;压差等载荷引起的应力强度对波纹管的影响程度与压缩位移有关.在设计和使用过程中应综合评定各操作条件下的波纹管性能,为高温机械密封波纹管工程应用及结构优化设计提供参考.     

髓核假体的制备及应力松弛特性的影响分析

对聚乙烯醇水凝胶髓核假体进行了应力松弛性能的研究,比较不同溶胀率和不同初始聚乙烯醇含量对应力松弛性能的影响.等时线法的研究分析表明,髓核假体的力学行为符合线性粘弹性行为,三元件线性粘弹模型能较好地模拟其粘弹力学行为(模拟拟合度均在0.96以上).三元件线性粘弹模型参数分析表明,对于髓核假体来说,溶胀率的增大可以增加髓核假体消散冲击力的速度,但对消散冲击力的总量影响不大,初始PVA含量的提高将降低髓核假体消散冲击力的速度和总量.     

聚氨酯弹性体粘弹本构建模

研究了聚氨酯弹性体材料在压缩变形时的率相关特性.根据不同压缩应变率下的响应特性,确定了材料的瞬态响应,利用多步松弛试验确定了材料平衡响应.通过瞬态响应和平衡响应研究材料瞬态模量和平衡模量之间的关系,发现随压缩应变其变化趋势是一致的,可利用最小二乘法确定两者的差值.用五项Mooney-Rivlin应变能函数分别对材料的瞬态响应和平衡响应建模,用Prony级数所表示的松弛函数建立线性粘弹模型.通过瞬态响应、平衡响应和单步松弛确定材料的松弛强度和松弛时间.将非线性超弹模型和线性粘弹模型相结合,建立了聚氨酯弹性体材料的非线性粘弹本构模型.通过对所建模型的数值解与试验结果的比较,证明所建立的非线性粘弹本构模型能很好地描述聚氨酯弹性体材料在压缩时的力学特性.     

大型U型波纹管的静力分析

提出了一种应用SAP5程序对大型U型波纹管进行力学性能分析的简易方法,并对单元特性进行了计算分析。测试结果表明,计算值与试验值吻合较好,此外,还对波纹管的边波效应进行了探讨,对波纹管的设计制造提出了改进意见。     

工程膨胀节波纹管优化设计与选型

通过分析波纹管的结构,以单波补偿量最大、质量最小为优化设计目标,建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型,采用混合离散变量组合型优化方法对模型进行求解,获得了较好的优化结果。     

点接触弹流润滑Φ解的数值计算

本文对点接触弹流润滑进行了计算分析，分析中，组合变量Φ用于松弛求解法。     

波纹管对高黏度介质的强化传热研究

通过数值模拟和实验研究考察了一种黏度较高的油类介质在波纹管内的流动和传热特性。研究发现,在本文条件下,波纹管内流动从层流发展到湍流的临界雷诺数远小于传统光滑圆管内的临界雷诺数,约在800～1000左右;波纹管在低雷诺数条件下对较高黏度的介质具有更好的强化传热效果,最大传热强化比达到6倍左右;本文拟合出的波纹管内高黏度介质强制对流时的传热准则关联式,考虑了波纹管管型及不同温度下介质物性参数的影响,经验证具有较好的精度,这为波纹管换热器的进一步工程设计和应用提供了一定的理论依据。     

机泵机械密封的技术改造

该技术在分析进口密封泄漏原因的基础上，改变了美国进口密封的原设计，采用国产密封材料取代进口密封材料技术，解决了国产密封不能长期运转的难点问题。技术改造的原理是波纹管密封。该密封的波纹管是为利用微束等离子焊接而成的全密封结构，在结构上消除了普通弹簧密封带有的动静环与轴套（或轴）的动密封圈，使波纹管自身的弹率形成比压，避免了机械密封的泄漏，并扩大了适用的介质及温度。该密封的动环与静环密封点是用金属（非金属）垫片通过螺栓紧固方式进行密封和联接，大大减少了泄漏的机率。     

改进的黏弹材料应力松弛模型

为了用较少的参数准确描述粘弹材料的应力松弛实验数据,并且唯象解释松弛速率与应力的幂律关系,用假塑性粘壶与弹簧串联,得到改进的Maxwell模型。改进的Maxwell模型再与弹簧并联,给出改进的Zener模型。取定应变时,可得出松弛速率与应力满足幂律关系。求解本构方程得到它们的应力松弛函数。结果表明,常见的幂律型松弛可视为改进后模型的解,幂律函数的指数与反映材料非线性强弱的参数建立了关系,而Debye型松弛是幂律型松弛的一种极限情况。用给出的松弛函数对聚异丁烯的松弛模量进行了研究,拟合过程简单,准确度较高。     

动态力学温度谱分析的新方法及其应用——1.从动态力学温度谱和α_T(T)求松弛谱和推迟谱的新方法

提出简化广义Maxwell模型和简化广义Voigt模型来描述高聚物在主转变区的粘弹性能。建立了一种从动态力学温度谱和α_T(T)直接求松弛谱、推迟谱及其它粘弹函数的新方法。采用文献的实验数据对上述方法进行了验证,计算得到的粘弹性质与实验结果相一致。这个方法同时也是本系列研究工作的基础。     

介电松弛的基本分数模型及其在频率域上的松弛特征

分数阶动力学方程从本质上讲具有耗散性质,对力学黏弹过程的描述取得了成功的应用.本文介绍了介电松弛的基本分数单元——容阻器,利用容阻器建立了介电松弛的基本分数模型,给出了各模型的本构方程和复介电常数,分析对比了它们的松弛特性.结果表明分数模型可以给出丰富的具有不同频率特性的松弛过程,如Cole-Cole方程可以作为分数模型的特例给出.本文还用分数Poynting-Thomson模型对丙三醇的介电松弛行为进行了拟合,对介电常数与介电损耗都给出了很好的描述.     

链结构对聚偏氟乙烯介电性质的影响

对已商品化的粘弹、压电、介电联用谱仪进行改进,使其测试精度由1%提高到2‰。利用改进了的仪器对聚偏氟乙烯(PVDF)及偏氟乙烯(95)/氟乙烯(5)共聚物进行了介电性质研究,发现由于5%氟乙烯存在,致使共聚物较之PVDF,其链结构规整性降低,α型介电松弛消失,非晶松弛强度减弱,T_(?)升高3℃,局域松弛活化能增大5.8kJ/mol及松弛时间延长。     

硫化胶等温热氧老化时应力松弛和压缩永久变形性能的研究

从分数阶粘弹理论出发,利用Fox-H函数提出了描述硫化胶在热氧老化时应力松弛和压缩永久变形性能变化规律的一个二元数学模型.基于遗传算法和共轭梯度法确定最优化模型参数,利用该模型拟合了2种硫化胶的应力松弛系数和永久变形率随时间变化的数据.结果表明,该模型可以对硫化胶的应力松弛和压缩永久变形性能的老化给出很好的描述.     

热粘弹有限元

给出了热粘弹有限元方法的一般列式,它基于作者在文[17]中建立的变温下一般热粘弹性材料的本构方程。对记忆积分进行了简化,这种简化不涉及材料的膨胀松弛时间和剪切松弛时间。它适用于各种热粘弹性材料在变温下的有限元计算。     

拉普拉斯变换在聚合物粘弹性理论中的应用

将拉普拉斯变换应用于聚合物粘弹性理论，使粘弹性材料的特性函数如松弛模量、蠕变柔量以及表示动态力学性能的函数之间的关系简单明了，并用拉氏变换定义松弛谱和推迟谱，将各粘弹函数相互联系起来．     

聚合物溶液在波纹管中的流动规律

采用上随体Maxwell本构方程描述聚合物溶液的流变性,用数值方法研究了黏弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动.分析了具有不同黏弹性质的聚合物溶液在油藏多孔介质中的流动规律.研究结果表明聚合物溶液在波纹管中心线处的流速最大且黏弹性对此处速度的的影响较大;黏弹性聚合物的第一法向应力随威森伯格数(We)的增大而增大,且越靠近壁面处,第一法向应力越大,受We的影响越大;与第一法向应力相比,剪切应力随We的增大变化非常小.     

密封填料的粘弹特性及其力学模型

在综合分析了密封填料的弹性恢复、弹性后效、粘性流动及应力松弛等粘弹特性的基础上,建立了反映密封填料粘弹特性的力学模型,得出应力- 应变关系的本构方程.这有助于探讨密封填料在动态工作条件下其粘弹特性各个方面的变化特征以及对密封性能的影响,有助于实现软填料密封的研究由宏观特性向微观机理的转变,有助于开发综合特性(尤其是动态特性)优良的密封填料。     

深水高温高压井管柱固定型封隔器失封及控制

为保证高温高压条件下深水油气井固定型封隔器的坐封效果,基于深水高温高压井完井测试开井后松弛力、活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应和温度效应对管柱的影响,建立管柱固定型封隔器失封判断方法,并研究相关因素的影响规律。利用改进的正交试验,对产量、坐封深度、松弛力、管柱热阻和环空液体性质等可控因素的敏感性及可行性进行研究。结果表明:封隔器在高温高压条件下存在较高的失封风险;不同可控因素对失封风险的控制效果不同,其中环空液体性质、产量、松弛力和坐封深度的控制效果依次递减;综合考虑措施可行性,应优化环空液体性质、坐封深度和松弛力,必要时采用隔热管等技术,并对产量进行调节,保证坐封效果。     

石油化工装置中泵类机械密封的应用与对比

对石油化工装置目前使用的泵类机械密封进行了简要的对比分析，并对改进的新型金属波纹管机械密封进行了使用对比阐述，通过使用对比分析证明，该金属波纹管机械密封更适合于石油化工装置在较特殊的工况下运行，对确保石油化工装置的生产安全、平稳、长周期有较好的经济效益。     

波纹换热管强度研究

对φ32/φ25波纹管进行了三维有限元法分析,研究了波形周向、经向与径向等三向应力变化规律.结果表明,波纹管的最大应力为周向应力,是相应坯直管的1.99倍.最大周向应力与最大周向应力均出现在波谷过渡处附近,且在管的 厚度方向有应力梯度存在.计算结果与实验值吻合较好.