特定载荷作用下的垫片密封特性有限元分析

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1、特定载荷作用下的垫片密封特性有限元分析摘要：利用ANSYS软件，对垫片进行有限元分析，绘制垫片材料的压缩特性曲线，进行特定载荷条件下垫片的压缩特性模拟，根据仿真结果，能够验证特定载荷条件下垫片的密封特性是否符合要求。Abstract：ThispaperusestheANSYSsoftwareforfiniteelementanalysisofgasket，drawsthecompressioncharacteristiccurveofgasketmaterial,andsimulatesthecompressioncharacteristicof

2、gasketunderthespecificloadconditions.Accordingtotheresultsofsimulation,itcanverifywhetherthesealingpropertiesofgasketunderspecificloadconditionscanconformtotherequirementsornot.关键词：载荷；有限元；压缩曲线Keywords：load；finiteelement；compressioncurve分类号：TB42文献标识码：A文章编号：1006-4311(2015)05-00

3、38-020引言压力容器、压力管道等装置接头处，接触面存在一定的粗糙度，难以实现较好的密封效果，通常的做法是在密封件之间加之以垫片，以期实现良好的密封目的［1］。目前，垫片密封是静密封的主要形式。垫片所处的工况复杂、流质各异，压力各异，如何实现垫片最好的密封效果，防止流质泄漏是企业、工厂面临的严峻的任务，因为这些流质往往是有毒、易燃、易爆的，一旦泄漏到空气中，则会造成恶劣的后果。在实际的生产过程中，加载在垫片上的载荷往往是不均匀的，如果加载在垫片上的最小压应力不能满足密封要求，流质将泄漏出来，导致危害事故的发生［2］。所以本文基于有限元，模拟垫片

4、在不同载荷作用下的密封特性，以此来确定特定载荷条件下的垫片是否符合密封要求。1问题描述如图1所示，在两个高为H，长为A，截面形状为正方形的金属板之间，用垫片密封，垫片的厚度为T。两个金属板的受力状态为：一块金属板固定，另一块金属板承受一定的载荷作用。金属材料的特性以及模型的相关尺寸见表1。2有限元分析2.1定义材料属性，绘制材料密封曲线图材料之间的压力在垫片中传递，垫片承受材料强烈的压紧力，在压紧力的作用下，垫片表现出高度的非线性以及复杂的卸载行为。在此先定义垫片的加载曲线，相关的数据如表2。利用ANSYS绘制压缩特性曲线图，如图2所示。定义5条

5、卸载曲线，相关数据见表3。利用ANSYS绘制，如图3所示。2.2实际加载过程分析建立几何模型。建立几何模型如图4所示。划分网格。两端的金属材料采用S0LID185单元划分网格，垫片采用INTER195划分网格。网格划分结果如图5所示。施加载荷并求解。第一次施加45000000Pa的载荷，然后卸载，第二次施加llOOOOOOOPa载荷，然后卸载。得到的仿真结果如图6所示。通过以上的有限元分析，模拟，得到了垫片在特定载荷条件下的密封特性曲线，通过图6与图3对比，能够确定在特定载荷条件下，所设计的垫片是否符合要求。3结论垫片密封是一种常见密封方式，但是

6、，密封过程中，垫片实际承受的压强必须在漏点对应的压强以上，否则，流质就容易泄漏出来，所以通过仿真模拟，能得到垫片在特定压力作用下的材料压缩曲线，可以作为垫片设计的有力参考。参考文献：[1]刘麟，黄星路，顾伯勤.基于非线性垫片径向应力分布的螺栓法兰连接泄漏率预测方法[J].润滑与密封，2010,35(7)：9-13.[2]刘麟，黄星路，顾伯勤.螺栓法兰连接非线性垫片径向应力的解析计算方法[J].核动力工程，2010，31(4)：106-109.[1]巫宗萍.小型波纹管阀门密封技术研究[D].四川大学，2005.