胶管接头扣压成型的力学分析.pdfVIP

·60 · 化 工 设 备 与 管 道 第 41 卷 胶管接头扣压成型的力学分析 杨务滋 杨国庆 杨 超 ( 中南大学机电工程学院,长沙 410083) 摘要 扣压式胶管接头压缩量大小 ,直接影响着接头连接性能。高压胶管由含有钢丝增强层、内外橡胶层组成,具有正交各向异性。本 文采用橡胶复合体理论 ,将胶管视为异性圆筒壳 ,并考虑扣压力 ,研究由多种材料组成的层合圆管中的应力分析方法 ,建立复合管的力学模型 , 从理论上得出胶管变形规律 ,推导出扣压力与扣压量关系 , 同时通过ANSYS 有限元进行了模拟分析 ,最后通过实验进行了论证。 关键词 扣压量 胶管总成 力学模型 ANSYS 有限元方法 1 前言 S YS 有限元模拟、实验论证对整个胶管接头扣压过 冷连接技术中 , 以胶管连接最为普遍。接头与胶 程进行了模拟和计算。从而有利于确定合理的扣压 管连接形式有两种 :扣压式和可拆式。扣压式胶管接 量 ,提高胶管接头的综合性能。 头结构简单、使用可靠、外形尺寸小、加工方便 ,采用 2 理论分析 扣压机进行扣压。扣压式胶管接头压缩量大小 ,直接 2. 1 纤维增强层应力分析 影响着接头连接性能。这种扣压式胶管组合件是不 高压胶管是由钢丝增强的胶层层合体构成。各 可拆卸的固定管接头结构 , 这种结构能在橡胶层和 钢丝绳与胶管母线以一个定值平衡角进行缠绕。对 接头间形成很大的夹紧力 , 接头的密封是由胶管的 于单向增强层的正交各向异性 , 采用虎克定律 , 将胶 内胶层借助于外套和芯子使内胶层变形来完成的。 管视为异向性圆筒壳进行变形解析。采用 Reissner 连接强度是利用直接加压外套使胶管得到一定的压 型修正理论 [2 ] , 假设壳体中面的法线在变形后仍保 ( ) 缩量 , 从而紧固编织层 或缠绕层 的钢丝来保证 持为直线 , 但它不再垂直于变形后的壳体中面 , 而是 的。高压胶管由内胶层、增强层和外胶层三个主要部 从它的垂直位置存在一个受横向剪应变限定的角变 分组成 , 这三部分对胶管的使用性能和寿命都有重 形 , 实质上就是考虑了横向剪切变形沿壳体壁厚的 要影响 ,它们保证了高压胶管的强度、密封性和稳定 平均效应。取微小壳单元如图 1 ,由物理方程、几何方 性。内胶层处于胶管最里层 ,保证了高压胶管的密封 程、平面微分方程可以获得纤维层变形表达式[2 ,3 ] : 2 ( ) ( 0) 22 性 , 并保护承载增强层 钢丝 免受工作液体的浸 q - q R A w = ( 1) ( ) A 浊。