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管路锥形密封结构的稳健设计

王小刚  
【摘要】: 密封技术广泛应用于工业、农业、国防等各个方面,寻求有效的密封装置已成为密封领域设计工程师的主要课题。本文在给出相关细径管路锥形密封结构密封条件的基础上,利用有限元分析软件ANSYS,分析管路锥形密封结构设计参数对密封性能的影响,运用稳健设计方法,获得了锥头—锥孔密封结构稳健的设计参数组合。 首先,本文依据密封机理,根据管路锥形密封结构的使用要求,在原理试验的基础上,给出了管路锥形结构密封副密封性能的判据——密封条件,为有限元数值模拟计算提供了前提。 其次,通过单因素的有限元分析,得到了管路锥形结构密封副的主要设计参数与满足密封条件的轴向预紧力、结构承载时最大Von Mises应力的关系曲线,获得了其主要设计参数的取值范围。 最后,运用二阶响应面设计理论,在有限元数值模拟正交试验的基础上,对锥头—锥孔密封副结构分别建立了以满足密封条件的轴向预紧力和最大等效应力为响应的关于各主要设计参数的二阶响应面模型,并利用遗传算法和多目标优化方法对响应面模型进行了优化求解,得到了密封结构稳健的设计参数组合。


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