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双锥密封过程数值模拟研究及试验验证

发布时间:2013-04-11

双锥密封过程数值模拟研究及试验验证

为了防止模型整体发生轴向移动,约束底座底面所有节点的轴向位移为零。考虑到模型结构和载荷的对称性及其变形的特点,约束模型所有侧面的周向位移为零,在模型的墙体的表面上施加均布的压力载荷,作为压力边界条件。

 数值模型根据实验的实际情况,考虑两个载荷工况;在预紧力,螺栓预紧力由零增加至规定的预紧力,假设双锥环与顶盖和底座之间初始接触均良好,同时考虑各接触面的摩擦力,摩擦系数0.3在操作工况下,需在保留螺栓预紧力的前提下,施加在模型腔体表面的压力载荷由零增加至试验压力。

接触问题是一种高度非线性行为,一方面接触区域表面的接触状况随着载荷、材料和边界条件及其他因素而变化,具有不确定性;另一方面接触问题需要计算接触面之间的摩擦。在双锥密封装置中共考虑5对平面间的接触,分别为螺母与顶盖的接触,锥环上锥面与顶盖的接触,锥环下锥面与底座的接触,锥环内圆柱面与顶盖的接触和锥环内圆柱面与底座的接触。接触刚度是由两个表面之间的渗透量决定的,ANSYS可以用实数FKN来为接触刚度指定一个真正的值,此例因子一般在0.01和10之间,默认值为1.0。由于数值模拟涉及到接触非线性分析,为保证计算结果的收敛和准确性,本文采用多步载荷法进行求解,分析中的接触约束算法选用增广的拉格朗日算法。