橡膠接頭的結構部件分析及特點

可撓曲橡膠接頭(以下簡稱橡膠接頭)作為管道系統中的重要連接件,由于其受載情況復雜多變,因此亟需對橡膠接頭的受力狀況進行數值分析,找到其受力薄弱位置,以便延長使用壽命。本文以船舶用輸流管道的研究為背景,主要完成了以下幾個方面的研究內容:首先通過設置不同單元密度,驗證了限元分析的結果精度;完成各部件的材料參數、單元類型、相互作用關系和邊界載荷的確定,完成了可撓曲橡膠接頭的三維實體建模。其次針對橡膠接頭受到的載荷特點,首先按照標準允許的位移值對橡膠接頭進行軸向拉、壓、徑向移動以及偏移角度下的應力分析,其中徑向移動以及偏移角度下各部件應力較大,橡膠骨架、簾線層在過渡段分別存在應力集中和突變現象;然后選用隱式動力學分析橡膠接頭在激振力作用下橡膠骨架和螺栓載荷的動態響應,橡膠接頭在軸向和徑向振動時,應力波動幅度隨著應力值增加而增大;選用Lanczos方法對橡膠接頭進行模態分析,其中徑向陣型一般會重復出現兩次,而軸向陣型由于約束條件的限制,規律不明顯;螺栓載荷和內壓能明顯提高橡膠接頭的固有頻率。總結得出各部件的應力大小順序:加固環、簾線層和橡膠骨架。