金屬墊片密封模型及應(yīng)用研究？

金屬墊片密封是壓力容器和管道中常見(jiàn)的密封形式，其失效極少是因強(qiáng)度不足引起的，泄漏是連接系統(tǒng)失效的主要原因?，F(xiàn)行金屬墊片的設(shè)計(jì)以墊片系數(shù)或線密封比壓為依據(jù)，主要針對(duì)法蘭強(qiáng)度問(wèn)題，而沒(méi)有定量泄漏和緊密性的概念，因此無(wú)法從理論上說(shuō)明連接是否緊密。
依據(jù)分形理論研究金屬墊片密封模型，探索密封表面形貌的分形特征和接觸應(yīng)力等因素對(duì)密封性能的影響規(guī)律，對(duì)于密封元件的開(kāi)發(fā)、使用以及連接設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方法的建立具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。密封面的表面形貌對(duì)金屬墊片的密封效果影響很大。分形理論的引入為解決難以處理和準(zhǔn)確表征的復(fù)雜表面形貌問(wèn)題提供了新的途徑。本文對(duì)分形理論的產(chǎn)生和發(fā)展作了簡(jiǎn)要的回顧，介紹了表征機(jī)加工表面輪廓的兩種分形模型（W-M函數(shù)和分形插值函數(shù)）以及分形參數(shù)和無(wú)標(biāo)度區(qū)間主要計(jì)算方法。W-M函數(shù)能反映機(jī)加工粗糙表面的非平穩(wěn)、多尺度、不規(guī)則等許多特性，因此本文采用W-M分形函數(shù)表征金屬墊片密封表面形貌。并通過(guò)對(duì)W-M函數(shù)模擬輪廓曲線分析，闡明了W-M函數(shù)中各個(gè)分形參數(shù)的物理意義。
采用結(jié)構(gòu)函數(shù)法和三直線偏差法分別計(jì)算金屬墊片表面輪廓曲線的分形參數(shù)和無(wú)標(biāo)度區(qū)間，為金屬墊片密封表面形貌的分形表征奠定基礎(chǔ)。測(cè)量了不同壓緊應(yīng)力下金屬墊片密封表面輪廓曲線，確定了表面輪廓結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線無(wú)標(biāo)度區(qū)間，并計(jì)算了表面輪廓的分形維數(shù)、尺度系數(shù)和特征尺度系數(shù)，探討了壓緊應(yīng)力對(duì)這些分形參數(shù)的影響。
研究表明，金屬墊片密封原始表面和受壓后表面均具有分形特征；隨著壓緊應(yīng)力的增大，金屬墊片密封表面的分形維數(shù)呈增大趨勢(shì)，尺度系數(shù)逐漸減小，表面變得越來(lái)越光滑，特征尺度系數(shù)變化無(wú)規(guī)律性。在不同壓緊應(yīng)力下，分形維數(shù)和尺度系數(shù)與金屬墊片密封表面形貌具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可用分形維數(shù)和尺度系數(shù)表征金屬墊片密封表面形貌，為金屬墊片密封性能的研究提供依據(jù)。

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