文直接利用软件所提供材料单元，可以观察到当材料在不同的本文建立法兰垫片连接的简化三维模型，通过Workbench 压力下完全卸载，垫片并没有沿原来路线返回，且压力越大，对密封垫片进行有限元模拟仿真，得出在某一位移载荷下垫变形也越大。 片的压缩回弹性曲线，观察垫片在加载和卸载时所受压力变画好网格，图3是网格模型，其中为便于分析，螺栓螺母在化，为垫片分析及设计提供依据，减少试验成本。 图中省略，简化分析，定义均布位移载荷在法兰端面上，时间步为2，即0s ~1 s内均匀增加，1 s~2 s内均匀减少，位移载荷设垫片密封是一种广泛运用压力容器、连接管道等连接处静置为0.05 mm。图4是载荷步设置，在1 s时，位移达到最大值密封，当垫片预紧到一定量时，需要保证最低载荷，从而实现0.05 mm，对下法兰设定全约束。
陶瓷运输
密封。垫片的压缩回弹性能影响其密封性好坏，是重要的力学[1]性能。垫片在两构件之间传递压力，受到压紧力而表现出高度[2]的非线性与复杂的时滞性，也就是当垫片完全卸载时，其位移不会回复到原来位置，仍然有少部分压缩量。当垫片收缩量小于一定值，此时垫片不会受压，意味着密封失效。因此，本文
基于有限元仿真，模拟出垫片在某一压缩量的位移载荷下卸载 图3 网格模型 图4 载荷步设置后所表现的曲线特性，用于分析垫片由于松动而使外载荷压缩 3 求解与分析
量变化时，垫片所受压强是否大于流体介质的压强。
设定Normal Gasket Pressure与Normal Gasket Total Closure求1 垫片密封原理
解，将二者结果表征于一张图标上，如图5所示，即为所求垫片[3]垫片密封一般由法兰、垫片、螺栓等组合而成，垫片需要在位移载荷0.05 mm下所对应的压强闭合曲线，如果将位移与压在接合面密封，且对流体介质而言，不发生渗透与腐蚀，还要强取正，其反映的正是垫片压缩回弹性曲线，与材料设定曲线能承受高温高压，垫片受到压缩后，由于自身发生弹性或塑性趋势一致。从图中可以观察到，压缩阶段，垫片沿直线上升，[4]变形而阻止介质的流出。如图1所示，是垫片密封的二维简化卸载后，沿曲线下降，压缩量为0.05 mm时，对应压强为1.35 图，中间受挤压的是垫片。由螺栓固定。
MPa。图中压缩量对应压强有两个值，一个是加载值，一个是卸载值，垫片压紧量为0.05 mm时，如果由于工作过程中导致垫片松动，压缩量减少，此时可以从图中卸载曲线观察到垫片压缩量所对应压强值，从而可以判断垫片的收缩量在变化过程中，所受压强是否大于流体介质压强，压缩量减至0.03 mm时，垫片
基本不受压。
图 1 法兰垫片二维简化示意图 图2 垫片材料特性曲线
2 有限元分析
先用UG建立三维有限元模型并导入Workbench，定义法兰为普通钢， Workbench有一种可定义垫片材料的单元，选择垫片为Gasket NonLinear Unloading，并设置体Gasket，如图2所示，图5 垫片压缩回弹曲线
为选择材料特性曲线，此材料的特性曲线也可以自行定义，本
4 结语 （下转44页）
基于Workbench的
密封垫片有限元仿真分析
◇安徽理工大学机械工程学院 朱 乐
序与优先由B组腿执行的顺序刚好相反。
标原点、正前方为X 轴、左边为Y轴建立坐标系，然后检测得到图3（a）为仿生六足机器人的站立姿态，从图中可以看障碍物点云的上、下、左、右边界，并且检测得到障碍物左、出：在仿生六足机器人的初始设置中，其六条腿的站立点都是右两侧的行进空间。医用拉链
在以仿生六足机器人的中心为原点的圆中。当仿生六足机器人S4：判断是否有左、右两侧任意一侧行进空间宽度大于机原点转弯时，其每条腿都是在这个圆上运动的。由于仿生六足器人直径D，如果是，进入步骤S5，否则机器人停止前进。
熄火延时器机器人是以点来支撑的，其每个步态的轨迹并不需要如图中为S5：选择障碍物左、右两侧行进空间宽度较大的一侧作为一段圆弧，在这里拆分成长度为width的直线一断断来逼近圆绕行行进空间，在局部环境中沿机器人沿设定路径的行进方向弧，这样可以减少运算量。图3（b）为仿生六足机器人由站立上绘制一个标识绕行移动范围的矩形，该矩形包含机器人、障姿态向绕原点转弯步态变化时的第一步。 碍物和绕行行进空间，且在机器人后方和障碍物前方根据预设尺寸预留空余范围。
S6：在绕行移动范围矩形内，采用绕行可行点搜索算法生成绕行可行点。
S7：在步骤S6得到的绕行可行点中选择绕行点，生成绕行路径。
S8：根据机器人当前位置在全局地图中的坐标，将步骤S7中得到的绕行路径所经过的绕行点坐标映射到整个路径中，将映射后绕行路径的末点与原始全局导航路径上的下一个行进
图3
节点连接，机器人根据绕行路径行进。
第一联动
在自然界中，生物的转弯姿态除了有绕原点转弯外，还有 4 评测结果
能量传送器
绕一定点转弯，与汽车转弯相类似，绕一定点进行一段轨迹为经过调试，蜘蛛机器人可以稳定的运行并完成前进后退左圆弧的运动。其的步态跟上一节的原点转弯步态有一定的相似右移动等动作。在前方30 cm左右遇到障碍物，可以识别出前方性，一个步态也是分为抬腿摆动相、支撑摩擦相，但是由于绕的障碍物，若左右两侧无障碍物，则向左移动直到前方无障碍的点不再是原点，其轨迹点变得更为复杂。以上是我们通过对物继续前行，同时检测右侧，直到右侧无障碍物，向右移动回“三角步态算法”设计，实现了机器人的在运动时的行走步到原定路线继续前行。
态、转弯步态等。
5 结语
电子式电压互感器3 避障方案
该蜘蛛机器人使用ARM公司STM32F7系列单片机作为核心我们将视觉传感器固定于机身的前上方，然后利用可视范控制单元，编写了蜘蛛机器人的控制和避障程序，最终实现了围为处0°到120°的视觉传感器在30cm左右捕捉障碍物信息，目标。
通过传感器得到的这些信息传至单片机，进一步程序分析判断是否出现障碍物。如果判断为障碍物，
则驱动18个舵机完成转向工作，平行移动直到视线中没有障碍物，之后继续前进，如果[1] 陈恳，等.机器人技术与应用[M].北京：清华大学出版社,2006无障碍无，则直接前进。平行移动方向会根据障碍物的位置则[2] 林良明.仿生机械学[M].上海：上海交通大学出版社,1991,4：有选择避障方案如下所示。
21-23
S1：机器人在沿既定的路径行进的过程中，对行进方向上的[3] GP2Y0A02YK0F DATASTEET,2006
[4] 钱晋武.六足步行机静态稳定的必要性与充分性[J].上海科障碍物进行检测，一旦检测到障碍物，进入步骤S2。
技大学学报,1992,15(4):200-203
S2：在检测到障碍物后，机器人上所安装的摄像头在0°到[5] 蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社,2000
120°的可视范围内拍摄得到图，通过模拟数字转换器将模拟得[6] 马惠钦.昆虫与仿生学浅谈[J].昆虫知识,2003,03:12-13
到的信息转化为数字信息，从而得到机器人前进方向上局部环境。
S3：在步骤S2得到的局部环境中，以机器人当前位置为坐
【参考文献】
（上接38页）垫片的压缩回弹性反映了其重要的力学性能，在明理工大学,2011:11
[2] 安维峥，徐鸿，等.考虑垫片时滞效应的管板-法兰-垫片-密封过程中是分析的关键，Workbench有限元软件能模拟垫片在螺栓连接系统三维有限元分析[J].压力容器,2005,22(8):30
压缩与卸载时位移与压强的关系，将其压缩回弹性曲线表征出[3] 陈圆，关凯书，等.基于金属与金属接触型螺栓法兰接头的来，用于观察在变化外力条件下，垫片所承受的压强是否满足垫片应力分析[J].压力容器,2015,32(5):37
最小密封值，简化问题，并为垫片设计提供参考，改善密封性[4] 付平，常德功.密封设计手册[M].北京：化学工业出版能。
社,2009:156-157
[1] 宋兆哲.静密封过程中垫片的密封机理及失效分析[D].昆
【参考文献】
豫公网安备41160202000603
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