摩擦接触在氯丁密封胶筒的有限元模型中,由于构件之间存在复杂的接触关系,需充分考虑接触摩擦效应,因此必须对发生接触行为的部件定义摩擦因数。氯丁密封胶筒与管壁、支撑筒及两侧弹性挡环之间的接触可归类为刚体一柔体接触,其中管壁与支撑筒作为刚体设为主面,氯丁密封胶筒作为柔体设为从面。氯丁密封胶筒与上述刚体之间的摩擦可等效简化为橡胶一钢接触,摩擦因数取0.4。弹性挡环与支撑筒之间以及弹性挡环与管壁之间的切向摩擦则可等效为钢一钢接触,摩擦因数取0.15网格无关性验证分别选取3.0,2.5,2.0,1.5 mm四种网格尺寸对模型进行仿真计算,以考察网格划分对胶筒与管壁接触应力结果的影响。仿真结果表明,各网格尺寸下对应的接触应力值分别为10.69,10.64,10.57,10.55 MPa。随着网格尺寸由3 mm减小至2 mm,接触应力结果变化较为明显;而从2 mm进一步减小至1.5 mm时,应力变化趋于稳定,接触应力相对误差约为0.19%。因此,综合考虑计算精度与效率,最终选用2 mm网格尺寸作为后续仿真分析的网格划分方案,网格无关性验证如图所示。
沿油气管道内壁依次选取节点,并提取该路径上密封带与管壁之间的接触压力分布如图13所示。充压结构密封性能为探讨胶筒内部充压水平对其与管壁之间接触性能的影响,在胶筒邵氏硬度为50度的条件下,采用Abaq。软件对6.0,8.0,10.0,10.8,12.OMPa五种充压工况下的轴向接触应力分布进行对比分析,以此确定能够满足密封要求的最优充压值。不同胶筒充压压力条件下沿管壁路径上的接触应力如图所示。http://www.sdyuantai.net/