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金屬纏繞墊非線性有限元分析的假設及簡化
    針對圖1所示的密封結構,考慮金屬纏繞墊變形的非線性,若建立精細網格的有限元分析模型,則計算量將非常大,且沒有必要。為此,需在試驗經驗的基礎上做出合理的假設以及簡化,如下:
    1)密封結構中的螺栓及安裝法蘭部分的能量損失較小,因此僅考慮其力的傳遞功能,不考慮變形;
    2)箱體的強度和剛度很大,不考慮箱體變形;
    3)傳感器法蘭的剛度相對于金屬纏繞墊很大,假設其為剛體,沒有變形;
    4)不考慮箱體密封面及金屬纏繞墊之問接觸面的不平整和摩擦帶來的影響。
    基于1和2的假設,該密封結構可簡化如圖2所示,螺栓及安裝法蘭部分不在建模中考慮,僅考慮其傳遞到傳感器法蘭上的壓緊力。由反推擰緊力矩M的原理將在第4節中詳細介紹。由于不計箱體的變形,分析和建模時僅將其作為金屬纏繞墊的支撐。傳感器敘下滅寸圖2簡化的密封結構截而進一步,基于3和4的假設,傳感器法蘭上的壓緊力全部傳遞給金屬纏繞墊,則作用于金屬纏繞墊的壓緊力Pr與之問的關系有其中:與Pr分別為傳感器法蘭和金屬纏繞墊單位面積上的壓緊力;A與Ar分別為傳感器法蘭和金屬纏繞墊的表面面積。設R與r分別為傳感器法蘭的外半徑、內半徑;Rr與rr分別為金屬纏繞墊的外半徑、內半徑,則有:由于箱體不計變形,在建模時僅考慮其密封面附近的壁面,所以可視其為殼體進行建模。這樣大大簡化了模型,減小了計算量。最終簡化的有限元分析模型如圖3所示。圖3簡化的密封結構有限元分析模型截而金屬纏繞墊材料強度低、塑性高,將在一定的壓緊力下發生塑性變形,當變形量可填充滿其與箱體壁外徑處的縫隙時,即實現了密封功能。www.yourbeautystop.com
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