以法兰-螺栓-垫片组成的螺栓法兰连接系统为研究对象,利用ABAQUS软件构建该模型中的连接件整体和各个部件,进行不同工况下,垫片有无缺陷时螺栓法兰连接系统紧密性的应力及接触分析.结果表明:螺栓预紧力、介质内压和外加弯矩载荷都会对螺栓法兰连接的密封性产生影响;当垫片存在缺陷时,缺陷的尺寸和存在的位置会改变垫片接触应力的分布,缺陷深度越大,密封效果越差.

本文以稳压器双锥密封结构为对象,采用多线性随动强化模型模拟了垫片的压缩回弹力学行为,探究了降温速率和螺栓预紧力变化对密封面接触压力的影响,利用基于泄漏率的密封模型对密封性能进行了科学表征,建立了以最大允许泄漏率为准则的螺栓法兰垫片连接设计方法,解决了依据ASME和GB-150规范密封设计系统在使用过程中多次发生泄漏的问题,为工业领域螺栓法兰密封系统设计提供了新的思路。

在柴油机的润滑油道密封部位,经常由于空间狭小而无法使用标准密封设计。密封设计不良容易造成润滑油泄漏甚至机油压力低等问题。针对空间狭小部位的柴油机润滑油道密封,介绍了一款金属橡胶复合垫片的应用过程,根据垫片设计和密封应力分析,设计了3种不同截面的金属橡胶复合垫片,对3种垫片的密封能力进行对比,得出了其承受油道压力的极限值,解决了该润滑油道的密封问题。

介绍了一种高温、高压多试件垫片加速寿命试验装置设计。针对试验装置检测段结构,应用有限元软件进行了法兰盘研究和加热炉研究。建立了法兰盘和垫片几何模型,获得了模型在高温、高压工况下的应力、应变云图,计算了法兰盘密封面位移偏差和垫片密封面位移偏差,讨论密封面偏差与法兰盘厚度的关系。建立了加热炉几何模型和数学计算模型,提出了2种加热方案,设置了试件内部监测线,模拟了2种方案下试件总体温度分布,提取了监测线温度特征数据,讨论了加热方案的优劣。研究结果表明,在300 kN、900℃工况下,法兰盘最小厚度取为50 mm,加热炉加热功率分5段配置,方可确保试验装置检测段的安全运行和性能达标。