高温环境金属橡胶弹性穿舱管件结构研制与试验研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuchengjun007
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
穿舱管件是输送高温高压流体,经由舰船/海洋作业平台各舱室的关键传输部件,是船舶/海洋平台内部能量和动力传输的基础设施。通常舱壁与穿舱管件为直接焊接(刚性连接),受动力设备及管路流体的影响,穿舱管件会产生受迫振动并沿船体/平台结构传递与辐射,并且会在一定程度上影响人员的舒适性及精密仪器设备的性能与寿命。已有的弹性穿舱方案主要采用橡胶(高分子材料)作为弹性穿舱元件,通过合理的结构设计使其同时满足轴向与径向的减振,但高分子材料存在易老化、工作温域窄等显著缺点,无法满足高温穿舱管路的使用需求。金属橡胶材料具有良好的耐高温、抗腐蚀特性,采用金属橡胶作为阻尼材料代替橡胶,可使穿舱管件得到良好、可靠的减振性能。本文设计了适用于高温环境的弹性穿舱结构,并通过仿真分析与台架试验相结合的手段验证了其减振效果。本文主要研究内容及结论如下:(1)针对穿舱管件的研制需求,设计一种以金属橡胶为阻尼材料、波纹管为弹性元件,集弹性、阻尼、密封等功能为一体的全金属弹性穿舱管件。通过数值仿真验证了结构在位移补偿及大小为10g的冲击载荷下均能满足强度要求。进而对各部件选材、阻尼材料制备、焊接组装等进行了详细介绍,并完成样机制备。(2)对比了金属丝网和螺旋卷两种制备工艺制备的金属橡胶试件不同的力学性能,在此基础上,提出了一种丝网复合金属橡胶的制备方法并制备出不同丝网质量比的试件,通过准静态加卸载试验对比研究了载荷幅值、密度、丝网质量比对试件力学性能的影响规律,最终建立复合金属橡胶本构模型并完成参数辨识及试验验证。结果表明:随着丝网比例的增加,复合金属橡胶的刚度和阻尼性能呈非直线下降,且建立的本构模型可有效地预测其力学性能。(3)采用仿真分析与试验验证的方式,对金属橡胶弹性穿舱结构分别进行谐响应分析及台架试验。对所设计全金属弹性穿舱结构与刚性管路施加相同的轴向和径向正弦激励载荷,对比两者在相同测点加速度响应的幅频特性,以插入损失为减振性能评价指标,研究结构的动力学特性及减振效果。仿真与试验结果均表明:所设计的弹性穿舱结构在5Hz~2000Hz全频段内具有良好的减振效果,插入损失最大可达23.4d B,径向载荷作用下的减振性能要优于作用轴向载荷的情况。另外,减振试验的结果还表明所设计的弹性穿舱结构的减振性能在宽温域范围内(室温~300℃)具有良好的稳定性。
其他文献
轨迹跟踪作为自动驾驶系统的关键技术之一,是连接上层决策系统与底层控制系统的桥梁,对自动驾驶整体算法构建与实现起到至关重要的作用。模型预测控制善于系统地处理汽车多种动力学约束问题,具有预测汽车行驶状态的能力,为自动驾驶轨迹跟踪控制提供一种新路径。因此,基于模型预测方法研究开发自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制算法、提高轨迹跟踪的精度和稳定性具有重要的理论意义和应用价值。本文主要研究内容包括:1、车辆系统模型
学位
空冷型质子交换膜燃料电池(简称空冷燃料电池)因其结构紧凑轻便和相对较低的成本,正逐渐被市场认可。有效的水热管理是燃料电池输出性能良好的保障。空冷燃料电池由于去除了各辅助子系统,输出功率受到限制,仅靠唯一可控执行器——冷却风扇进行水热管理及输出功率优化难度大。为克服空冷燃料电池自身结构特征引起的水热管理困难及功率优化问题,本文进行如下研究:(1)为描述空冷燃料电池电堆温度变化特性,基于半经验半机理建
学位
路径规划是无人驾驶技术核心研究内容。一般遗传算法(GA)结合神经网络算法实现简单场景的路径规划问题时,可以重点发挥待优化个体并行进化能力,且全局搜索能力较好,以及神经网络多维计算能力强等优势。但应用相对复杂多场景下的无人车路径规划问题时,由于遗传算法(GA)跳出局部最优能力较弱,使无人车在路径规划过程中会过早陷入进化迟滞,很难跳出局部最优。因此本文通过改进遗传算法优化神经网络权值、阈值的方法来进行
学位
金属橡胶是一种内部由金属丝线相互勾连且具有一定空间网状结构的多孔材料。它不仅具有传统橡胶高弹性、大阻尼的特点,而且因为其基材为纯金属,具有耐高温、耐腐蚀、承载能力强等更好的服役性能。针对目前金属橡胶普遍采用模具冷冲压成型工艺的尺寸局限性和难成型等问题,提出采用数控缠绕和辊压成型集成制备工艺。毛坯在制备过程中受到与冲压方式不同的变形路径,势必导致金属橡胶内部细观结构的差异性,进而影响其力学性能。本课
学位
振动普遍存在于日常生活中,它会影响机器运行稳定性和人们的身心健康,为削弱振动对生活生产的影响,人们采取了一系列措施来降低振动带来的影响。其中,最常见的措施就是在振源与受振体之间加装隔振材料来削弱机器振动量级。研究人员常采用橡胶、海绵、泡棉等材料对设备进行减振处理。但这些材料对温度变化的适应性较差,使用寿命短,难以满足极端环境下的减振需求。因此,本文研制了一种全金属的高阻尼金属橡胶以替代传统高分子减
学位
随着光机电一体化的迅猛发展,光机系统的大视场、高分辨率、小型化轻量化已经成为科研工作者与用户不断追求的目标,这三个性能之间又存在互相牵制的情况。单口径光学系统中大视场与高分辨率本身存在一定矛盾,即使能够做到同时兼具大视场与高分辨率,结构的体积重量与复杂程度也势必会大大增加。一种新的成像方式—多孔径光学系统应运而生,多孔径结构通过各个子孔径之间视场重叠的部分进行拼接,可以扩大总体的视场范围,通过对图
学位
仪器仪表材料的腐蚀是影响仪器仪表稳定性和安全性的主要因素之一。仪器仪表材料在恶劣环境下均会发生不同程度的腐蚀,腐蚀介质浓度越高,对仪器仪表材料的侵蚀越严重。镍基高温合金的耐蚀性能、抗氧化性能明显优于不锈钢和钛合金。调整仪器仪表材料中的合金元素含量,可以提高仪器仪表材料的耐蚀性能和抗氧化性能。仪器仪表在恶劣环境服役前,其表面应采用刷涂有机涂料、等离子喷涂、激光熔覆、微弧氧化等技术进行防护。
期刊
大视场图像/视频是人类获取视觉信息的重要载体,扩大视场技术能够提供更丰富的空间信息,其应用领域也越来越广泛。传统的采用单个摄像头或者多摄像头来扩大成像视场的方法在视场扩大效果、实时性及应用灵活性方面都有所不足。本文提出的基于旋转双棱镜的视场扩大方法,利用大顶角旋转双棱镜对视轴或光束非线性偏折来扩大成像视场,并结合了视频拼接技术。相比于传统的扩大视场方法其具有应用更加灵活的优点。但大顶角双棱镜系统带
学位
随着全世界汽车总保有量的不断提高,世界环境问题、能源危机也越来越突出。纯电动汽车凭借其能源来源广以及零排放的优势,成为了各大品牌汽车制造商以及各国政府的重点发展对象。纯电动汽车目前最大的技术难题就是电池,导致安全性以及续航里程问题长期无法得到解决。论文基于此背景,在已有的研究成果之上,并结合课题组丰富的章动传动研究经验,提出了一种新型双电机章动耦合驱动系统,开展了如下研究。分析了现有的多动力耦合构
学位
人体表面肌电信号能够提前反应人体运动意图,被广泛用于假肢及外骨骼控制,对肌电信号的准确识别,能为后续精准控制假肢奠定基础。目前,对肌电信号动作识别研究多停留于上肢肌电手势识别,而对下肢肌电动作识别的研究不够深入,极大限制了外骨骼及假肢在下肢康复领域的应用。针对上述问题,论文开展下肢肌电动作识别研究,建立完整下肢运动模式识别模型,设计下肢肌电信号采集实验平台,并利用获取数据集进行模型有效性验证,主要
学位