套環
關注創建者：CAE璐姐 創建時間：2021-03-04
套環的視頻教程
Abaqus接觸詳解(理論及實操)
----------------------------------------------- Ch01-接觸行為介紹 Ch02-接觸建模方法 Workshop01-基本接觸建模(通用接觸與接觸對) Ch03-Surface-based接觸 Workshop02-鉚接鋼板接觸分析 Ch04-接觸性質 Workshop03-金屬成型接觸分析 Ch05-過盈設計 Workshop04-套環預力緊配
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套環的實例教程
周期性加載下的應力強度因子變化曲線示意圖
Paris公式
03
模型建立
根據幾何和邊界條件的對稱性，將汽輪機套環簡化為1/8模型，通過Salome中的HOMARD模塊將網格作密化處理，最終采用了1501970單元數量，包含286338節點數的TETRA4四面體網格。
汽輪機套環的幾何模型
汽輪機套環的網格
汽輪機套環的裂紋萌生和擴展風險主要來源有兩點：
啟堆和停堆期間的汽輪機軸速（離心力）變化，這將導致汽輪機套環的鼓脹和軸向裂紋發生；
交變電流產生的熱量引起線圈受熱膨脹，由內而外地對套環進行擠壓，這將導致汽輪機套環容易發生周向裂紋。
對比兩種導致裂紋產生的原因，熱膨脹引起的周向裂紋概率遠大于軸速變化引起的軸向裂紋。
因此在本研究中僅考慮了周向裂紋，選取其常見的表征類型Ⅰ型（張開型）裂紋。
計算模型主要考慮：
復雜的熱力學邊界條件；
接觸和摩擦問題（套環和線圈等）；
不同尺寸的橢圓形裂紋缺陷，使用擴展有限元方法（X-FEM，該方法無需畫出裂紋形狀的網格）。
汽輪機套環的邊界條件
橢圓形裂紋缺陷
04
計算結果分析
汽輪機套環的高斯應力云圖
code_aster的CALC_G模塊提供了計算應力強度因子的功能，能夠直接輸出觀測點上的應力強度因子。
在本研究中，我們對套環最容易產生裂紋的部位（槽）建立了X-FEM單元的橢圓張開型裂紋。
展開 就是將被夾緊件分割為等效變形錐和變形套環分別進行計算。
本人在學習過程中，在任意被夾緊柔度計算方法的基礎上，進行了大膽且合理的變更。將螺栓兩側被夾緊件分別對待，均獨立進行變形體的分割。如下所示：
對比施加螺栓預緊力載荷仿真模型，讀取被夾緊件的軸向應力結果：兩側不對稱變形體形態與仿真結果基本匹配。
以下為本人針對被夾緊件柔度計算的理論方法和編程實現的主要關鍵內容：（不含程序源碼）
一：被夾緊件的分割方式：變形錐和變形套環
? 由目標被夾緊件的上界面和下界面，確定目標被夾緊件層的邊緣點R1 、R2
? 已知：每層被夾緊件的參數值，V、U、Lk、R1、R2等參數
? 每個單側被夾緊件，先求解R_Da Gr 和R_limit
? 根據 U、R_Da Gr 、Rmax 和R_limit的關系分類五中不同形式。
? 程序計算時，不必區分五中形式，均按一般形式計算即可
展開 當作動缸和安全鎖扣的切線方向平行時，如圖3（A）所示采用的鋼絲繩連接作動缸體和模擬引擎蓋，如圖（B）所示的是環套環的連接方式連接的作動缸體和模擬引擎蓋。從測試結果可以看出，利用鋼絲繩連接的方式其測試的高溫鎖扣區域的強度（2800 N）相比較利用環套環的方式測得的鎖扣區域的強度（2682 N）更高，主要的原因是由于鋼絲繩有一定的彈性形變，這將會在一定程度上消耗部分能量。因而從以上的測試結果可以看出，無論采用哪一種檢測方法，都很難達到其鎖扣區域的強度為3500 N，主要的原因還是在材料本身的高溫環境下的強度較低，或者說其鎖扣區域的結構設計不合適。為了確保我們的測試過程的準確性，我們在下面進行了多功能剛度平臺的力值傳感器的校準以及多功能剛度平臺和電子萬能試驗機的對標工作。
圖3（A）模擬引擎蓋（藍色工裝）扣在前端框架安全鎖扣上，坐動缸體和引擎蓋采用鋼絲繩連接的方式，作動缸體施加力的方向和安全鎖扣所在的平面方向的夾角為0°，下方的曲線圖A是按照此種搭建方式測得的高溫鎖扣區域的力隨著時間的變化關系圖；
（B）模擬引擎蓋（藍色工裝）扣在前端框架安全鎖扣上，坐動缸體和引擎蓋采用環套環連接的方式，作動缸體施加力的方向和安全鎖扣所在的平面方向的夾角為0°，下方的曲線圖B是按照此種搭建方式測得的高溫鎖扣區域的力隨著時間的變化關系圖
3. 力值傳感器對標
為了能夠進一步確認測試結果的準確性，我們按照電子萬能試驗機測試拉伸樣條的方法，將多功能剛度平臺改造成了一種簡易的拉力計，選取兩種材料（APO-L40和 GRPP-L30），控制兩者的拉伸速率都為10 mm/min，比較電子萬能試驗機和多功能剛度平臺測試這兩種材料的拉伸強度。
展開 2.2.7 下管、調管
將鋼筋砼管運抵開挖好的溝槽邊，排列整齊，下管采用機械、人工配合下管，并隨加套環。調整應掛邊線，從管水平半徑處統一向外量20cm，做為控制中線的依據，對調整到位的管子須用槽楔墊穩，管內底坡度不得倒流水，縫寬應均勻，管道內不得有泥土、磚石、砂漿、木塊等雜物。對于大管徑，使用卷揚機對管，卷揚機一般設置在設計井位，往槽底打入地錨，將卷揚機安裝牢固可靠后，方可開始對管。在圓形排水檢查井中，管道與排水檢查井正交時，管道管頭距井中心（工作室中心）的距離：L=（φ2-D2）/2。式中：L-內徑為D的管道接入井端距井中心的距離（單位：mm）；φ-檢查井工作室內徑（未粉尺寸）（單位：mm）；D-管內徑（單位：mm）。預埋管兩端暫用M5.0混合砂漿砌Mu7.5磚封堵，用1:2水泥砂漿抹面厚2cm，不得進水進泥。
2.2.8 管道接口
雨水工程采用外套環石棉水泥接口。接口材料用石棉水泥，其配合比為：水:石棉:水泥=1:3:7（重量比），石棉纖維采用軟四級，水泥用普通硅酸鹽水泥，標號PO32.5R號，石棉水泥專人集中拌制，翻斗車運往施工地點，拌制好的石棉水泥以手捏成團，落地松散為準。拌制好的石棉水泥應在1.5小時內用完。管頭與管頭縱向間隙用1:3水泥砂漿抹縫，套環中間填塞2cm寬油麻。填打石棉水泥前應先調整套環間隙，使間隙均勻，位置居中，并用槽楔固定。然后填打油麻，再填打石棉水泥，填打時要少填多打，每次填1/3，每次打4遍，最后找平打4遍，成型后用濕草簾覆蓋，并灑水養護，養護時間不少于7天。
2.2.9 砌筑檢查井
按計算好的檢查井準確位置，放出檢查井中心位置線，嚴格按照圖紙設計進行施工。圓井砌筑掌握井墻豎直度及圓順度，矩形井砌筑掌握井墻豎直度。砌筑時管頂發券加固，以減少管頂壓力，券高為25cm。
展開 當沖孔的時候，如果我想留下沖出的料作為套環的內環碾壓坯料如何去操作。這才是真正意義的沖孔廢料的利用。對于模擬來說也是一個新的要求和新的注意事項。
自由鍛到碾環全過程模擬.mp4
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就是將被夾緊件分割為等效變形錐和變形套環分別進行計算。
本人在學習過程中，在任意被夾緊柔度計算方法的基礎上，進行了大膽且合理的變更。將螺栓兩側被夾緊件分別對待，均獨立進行變形體的分割。如下所示：
對比施加螺栓預緊力載荷仿真模型，讀取被夾緊件的軸向應力結果：兩側不對稱變形體形態與仿真結果基本匹配。
例如套環壓裝在軸上、閥座等配合。尺寸較大時，為了避免損傷配合表面，需有熱脹或冷縮法裝配。
46．軸的基本偏差為t;u;v;x;y;z時，配合特性是什么？
；經淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等；經調質并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進氣閥等。
應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件
例如套環壓裝在軸上、閥座等配合。尺寸較大時，為了避免損傷配合表面，需有熱脹或冷縮法裝配。
46．軸的基本偏差為t;u;v;x;y;z時，配合特性是什么？
答：屬過盈配合,過盈量依次增大，一般不推薦。
47．什么情況下選用基軸制？
答：直接使用按基準軸的公差帶制造的有一定公差等級（—般為8至11級）而不再進行機械加工的冷拔鋼材做軸。
應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件
例如套環壓裝在軸上、閥座等配合。尺寸較大時，為了避免損傷配合表面，需有熱脹或冷縮法裝配。
46．軸的基本偏差為t;u;v;x;y;z時，配合特性是什么？
答：屬過盈配合,過盈量依次增大，一般不推薦。
47．什么情況下選用基軸制？
答：直接使用按基準軸的公差帶制造的有一定公差等級（—般為8至11級）而不再進行機械加工的冷拔鋼材做軸。
應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件
圖：套型保持元件的類型
圖：懸臂梁套型卡扣
但是套型保持件有一缺點，就是其本身強度偏低，主要是因為在注塑成型的過程中，在套環的某處會形成一條熔接線（當熔體流動至一些孔洞時，兩股融體料流前鋒的匯合處就會形成熔接線）。
當作動缸和安全鎖扣的切線方向平行時，如圖3（A）所示采用的鋼絲繩連接作動缸體和模擬引擎蓋，如圖（B）所示的是環套環的連接方式連接的作動缸體和模擬引擎蓋。從測試結果可以看出，利用鋼絲繩連接的方式其測試的高溫鎖扣區域的強度（2800 N）相比較利用環套環的方式測得的鎖扣區域的強度（2682 N）更高，主要的原因是由于鋼絲繩有一定的彈性形變，這將會在一定程度上消耗部分能量。
