橡胶接头的结构部件分析及特点

可挠曲橡胶接头(以下简称橡胶接头)作为管道系统中的重要连接件,由于其受载情况复杂多变,因此亟需对橡胶接头的受力状况进行数值分析,找到其受力薄弱位置,以便延长使用寿命。本文以船舶用输流管道的研究为背景,主要完成了以下几个方面的研究内容:首先通过设置不同单元密度,验证了限元分析的结果精度;完成各部件的材料参数、单元类型、相互作用关系和边界载荷的确定,完成了可挠曲橡胶接头的三维实体建模。其次针对橡胶接头受到的载荷特点,首先按照标准允许的位移值对橡胶接头进行轴向拉、压、径向移动以及偏移角度下的应力分析,其中径向移动以及偏移角度下各部件应力较大,橡胶骨架、帘线层在过渡段分别存在应力集中和突变现象;然后选用隐式动力学分析橡胶接头在激振力作用下橡胶骨架和螺栓载荷的动态响应,橡胶接头在轴向和径向振动时,应力波动幅度随着应力值增加而增大;选用Lanczos方法对橡胶接头进行模态分析,其中径向阵型一般会重复出现两次,而轴向阵型由于约束条件的限制,规律不明显;螺栓载荷和内压能明显提高橡胶接头的固有频率。总结得出各部件的应力大小顺序:加固环、帘线层和橡胶骨架。