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由于 V 型金屬纏繞墊片可以看作是一截面繞一軸線旋轉而成 ,在其任意截面上的受力情況可近似認為相同, 故可將其簡化為平面問題進行分析。在建模時可取其中的一截面作為分析模型, 鑒于建模簡單, 分別建立 V 型角度為 60°、90°、120°且墊片厚度和有效寬度相同的 3 個模型, 見圖 2 ~ 圖 4 。
(無錫316外環纏繞墊片)
2 .1 模擬計算
由于 V 型金屬纏繞墊片可以看作是一截面繞一軸線旋轉而成 ,在其任意截面上的受力情況可近似認為相同, 故可將其簡化為平面問題進行分析。在建模時可取其中的一截面作為分析模型, 鑒于建模簡單, 分別建立 V 型角度為 60°、90°、120°且墊片厚度和有效寬度相同的 3 個模型, 見圖 2 ~ 圖 4 。3 個模型在單元類型、材料屬性、約束載荷方面都是相同的。其單元類型均采用 plane42 , 材料為劃分采用自由劃分 ,模型下表面沿 y 方向固定, 上表面的位移耦合, 且上表面 y 向施加軸向載荷產生的應力為 30 MPa 。
(無錫316外環纏繞墊片)2 .2 結果分析
V 型角度為 60°、90°、120°時, V 型金屬纏繞墊片受力后的應力區域分布情況見圖 5 ~ 圖 7 。
從圖5 可知,V 型角度為 60°的墊片大應力值為57 .1 M Pa , 出現在墊片外側上邊緣的 MX 處;小應力值為 7 .43 M Pa ,且出現在墊片內外兩側突出的尖角上(M N 處)。從圖 6 可以看到, 墊片應力的分布規律大致與圖 5 相同 ,墊片大應力值為 54 .8 M Pa , 出現在墊片外側下邊緣的 MX 處;小應力值為9 .30 MPa , 出現在墊片內外兩側突出的尖角上。只是墊片V 型角度為 90°時的小應力的分布范圍相對 60°時的有所縮小。大應力出現在墊片外側下邊緣的尖角處,且墊片內應力分布比 V 型角度為 60°時均勻穩定,應力有所降低。從圖 7 可知 ,墊片的大應力值為 64 .3 M Pa , 出現在墊片外側上、下邊緣的尖角處;小應力值為 9 .80 MPa , 且出現在墊片內外兩側突出的尖角上 。相比以上 2 個角度 ,此時小應力的分布范圍進一步縮小,大應力出現在墊片外側上、下邊緣的尖角處,墊片內應力分布趨于穩定 ,應力進一步降低。由此可以看出,隨著 V 型角度的逐漸增大 ,墊片大、小應力出現的范圍逐漸減小 , 內部的應力分布趨于均勻。此外, 還可以看出在纏繞墊片的外側后一圈尖角處容易出現大應力集中現象, 因此, 一定要加強墊片的制作環節, 在其后一圈纏繞時一定要嚴,點焊要牢固。