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現行金屬墊片的設計以墊片系數或線密封比壓為依據,主要針對法蘭強度問題,而沒有定量泄漏和緊密性的概念,因此無法從理論上說明連接是否緊密。在金屬墊片變截面泄漏通道的泄漏率計算公式、接觸應力分布的解析算法以及連接結構變形協調分析的基礎上,建立連接系統的緊密性分析方法。實例分析表明:通過增加墊片應力(即提高螺栓載荷),可降低連接的泄漏率,但當墊片應力水平較高時,效果并不顯著。對于密封性要求高的連接,可以采用表面較光滑的墊片。以最大允許泄漏率為設計準則的設計方法與以強度為設計準則的規范設計方法相結合,有可能發展成為一種新的密封連接設計方法。
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分析非金屬墊片密封的時效特性,考慮高溫條件下材料退化和墊片載荷松弛過程對密封性能的影響,依據多孔介質理論,建立非金屬墊片密封的時效泄漏模型。將螺栓法蘭連接系統壽命劃分為密封壽命和部件壽命。提出密封壽命試驗方法,在考慮墊片泄漏特性變化的基礎上,基于指標泄漏率分析螺栓法蘭連接系統密封壽命;基于蠕變和疲勞損傷準則分析高溫螺栓的剩余壽命,探討螺栓法蘭連接系統的密封壽命和各部件壽命之間的關系。建立螺栓法蘭連接系統的壽命預測最弱環模型,將墊片的變形特性和泄漏特性統一于螺栓法蘭連接系統中進行研究,提出基于指標泄漏率和結構完整性的螺栓法蘭連接系統壽命評價方法。
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