高強管道整體型絕緣接頭應力分析及結構優(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)管道中基本普遍應用，但是對于高強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，特別是對管道絕緣接頭中密封裝置形狀研究、預壓量對密封性和應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對整體型絕緣接頭進行應力分析及結構優(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)化兩個部分。密封裝置主要確定密封件的合理預壓量，將該預壓量應用到簡化后的整體型絕緣接頭中，然后再進行進一步的優(yōu)化。在保證接頭密封性和強度的條件下，對可能影響到接頭強度、質(zhì)量和密封性的接頭尺寸進行優(yōu)化設計，達到延長使用時間，運行安全可行及制造更加經(jīng)濟性目的。
　　經(jīng)過優(yōu)化分析，最終確定接頭的預壓量為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。但在預壓量為零時，矩形槽可

3、以達到密封效果，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壓量的增加不斷增加，經(jīng)擬合矩形槽中的接觸壓力與預壓量之間的數(shù)量關系遵循一次函數(shù)；梯形槽中的接觸壓力隨預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壓量的數(shù)量關系遵循高斯函數(shù)；矩形槽與梯形槽中的最大等效應力隨預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力與預壓量之間的數(shù)量關系遵循三次函數(shù)。
　　接頭尺寸