基于ANSYS的锥头_锥孔管路锥形密封结构分析

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1、机械2009年第8期总第36卷计算机应用技术·37·基于ANSYS的锥头－锥孔管路锥形密封结构分析王小刚，张方晓，黄鹏(中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621900)摘要：锥头－锥孔结构广泛应用于高压气体实验室、武器系统等领域，密封性要求严。为提高其可靠性，在给出锥头－锥孔结构密封条件的基础上，利用有限元分析软件ANSYS，计算分析了主要设计参数对密封性能的影响，得到了锥头－锥孔管路锥形密封结构满足密封条件时主要设计参数与轴向预紧力、密封面宽及vonMises应力最大值的关系曲线，并给出了主要设计参数在工程应用时较稳健的取值范围。关键词：有限元；密封；设计参数；轴向预

2、紧力中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：1006－0316(2009)08－0037－04Designofcone-head&cone-holepipelineconesealingstructurebasedonANSYSWANGXiao-gang，ZHANGFang-xiao，HUANGPeng(InstituteofSystemEngineering,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)Abstract：Theconehead-coneholestructure,withitsrigorous

3、sealingrequirement,iswidelyusedintheareasofhighpressuregaslabandweaponsystem.Toincreaseitsreliability,theinfluenceofthemaindesignparametersofconehead-coneholestructureonitssealingperformanceiscalculatedandanalyzedwiththefiniteelementanalysissoftwareANSYSbasedonthesealingconditionsofthestruct

4、ure.Intheconditionofleaktight,therelationshipcurvesofthemaindesignparametersoftheconehead-coneholepipelineconesealingstructureandtheaxialpreloadingforce,sealingsurfacewidthandmaximumvonMisesstressareattained.Themaindesignparameterrangeofthepipelineconesealingstructuresinengineeringpracticeis

5、alsogiveninthisstudy.Keywords：finiteelement；sealing；designparameters；axialpreloadingforces细径导管作为气（液）体装置间的连接通路，本文利用有限元分析软件ANSYS，通过数值模拟的广泛地应用于航天器、高压气体试验室、武器系统方法，计算分析了对锥头－锥孔密封副结构密封性等领域。这类导管尺寸小，输送介质压力高，密封能有直接影响的设计参数，得到了主要设计参数在性能要求严格，可靠性要求高，且要求其结构紧凑工程应用时较稳健的取值范围。可靠，使用安装方便快捷；同时，受空间尺寸限制，1密封性能影响参数其密

6、封联接无法采用大型管道常用的“法兰－垫片”式。锥形密封结构具有结构小巧、装拆方便、通用影响管路锥形密封结构密封性能的主要设计参性好且密封可靠等特点[1-3]，可以有效地实现细径管数有：密封副材料、密封面粗糙度、密封副结构径路的密封联接。向尺寸、配合锥角及锥角差等。对不同的设计参数,本文研究的无垫锥头－锥孔密封副结构主要用为使密封面处达到一定的密封面宽和密封比压所需[4,5]于小型高压气路管道的密封联接，密封原理是利用施加的轴向预紧力大小不同。数值模拟计算时，有效密封锥面的金属接触塑性变形，达到一定的密密封面宽和密封比压可作为密封的判据条件，通过封面宽和密封比压，从而实现管路连接

7、的可靠密封。对满足密封条件的轴向预紧力的比较，得到各设计———————————————收稿日期：2009－04－14作者简介：王小刚（1976－），男，河南平顶山人，工程师，硕士，主要从事结构设计与优化方面的研究工作。·38·计算机应用技术机械2009年第8期总第36卷参数对密封性能的影响规律，即在满足密封条件的上有大于工作压力的反力，即密封比压，才可保持前提下，使轴向预紧力小，这样就使密封结构承载密封。当密封副材料为金属时，依靠封闭环处金属小，结构稳健。通过进一步分析可得到工程应用时材料一