ＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＤＥｎ气ＲＴⅣ匝ＮＴ０ＦＥＮＥＲＧＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＺＨＥＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＩｎｐａｒｔｉａｌｆｈｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｌｌｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆⅣＬＡＳＴＥＲＩＮＥＮＧＤ厄ＥＩＵＮＧｂｙＬＩＵＳｈｌｌｊｕ叠ｎＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳＥＡＬＷＩＴＨＦＬＡＮＧＥ．ＳＥＡＬＳＴＲ?眨茫裕眨遥?ＳｕｐｅⅣｉｓｏｒＰｍ￡Ｊ１Ｎ１麓ＯｌｎＳｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅ衔ｇｅｒａｔｉｏｎ锄ｄＣＤ，０萨ｎｉｃｓ，ＤｅｐａｍＩｌｅｎｔｏｆＥｎｅ聊Ｅｎｇｉｎ∞ｒｉｎｇ３１００２７，Ｐ．Ｒ．ＣｈｉｎａＺｈｅｊｉ锄ｇＵｎｉＶｅｒＳｉ劬Ｈ锄ｇ曲ｏｕＪ锄岫Ｄ，２０１３⑧论文作者签名：童ｌ生越鱼指导教师签名：么主已荃匕论文评阅人１：评阅人２：评阅人３：评阅人４：评阅人５：答辩委员会主席：姜围曙数援委员１：苴蟹垡数援委员２：金滔教援委员３：堂堂至副麴援委员４：邱型民教援委员５：学号２１Ｑ２２１１５独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导卜进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘鲎或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：矗ｍ签字日期．ｐＪ弓年弓月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝‟江基堂有关 保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被
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对法兰．铟密封圈．螺栓结构进行有限元建模，计算并分析密封结构工作压力、螺栓预紧力、温度对密封结构各部位应力分布、形变等影响，根据有限元分析结果探寻实验所得泄漏规律的内在机理。关键词：低温密封法兰结构铟密封密封性能浙江大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＳｔｌｌｄｙｏｎｔｈｅｐｅｒｆ．０ｒｍａｎｃｅｏｆｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓｅａｌｗｉｔｈｎａｎｇｅ－ｓｅａｌＳｔｒＵＣｔｌｌｒｅＬｉｕＳｈｕｊｕａＩｌ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅ衔ｇｅｒ撕ｏｎａｌｌｄＣ巧ｏｇｅｎｉｃｓ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵ１１ｉｖｅｒＳｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＳｅａｌｉＩｌｇｓ仃１ｌｃｔＩｌｒｅｓｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａＩｌｙｄｅｖｉｃｅｓｗ池ｈｉ曲ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｖａＣｍ瑚，ａＩｌｄｌｉｑｕｉｄｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ．ＭａｎｙｓｔａＩｌｄａｒｄｓａＩｌｄｔｅｃｌⅡｌｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈａＶｅｂｅｅｎｓｅｔｕｐ丘．ｏｍｔｌｌｅａｔｔｅＩｌｔｉｏｎｓｏｆｓｃｉｅｎｔｉ６ｃｒｅｓｅ卸ｃｈａｎｄｅｎ百ｎｅ甜ｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ．ＨｏｗｅＶｅｒ，ｔ１１ｅｓｅａｌｉｎｇｓ仃ｕｃｔｕｒｅｓｉｎｃｒ），ｏｇｅｎｉｃｓｙｓｔｅＩｎｓａｒｅｄｉｓｔｉｌｌｇｕｉｓｈｅｄ自ｏｍｔｈｏｓｅｉｎｒｏｏｍ—ｔｅｍｐｅｒａ臼Ｈ．ｅｓｙＳｔｅｍｓｂｅＣａｕｓｅｏｆｔｈｅｇｒｅａｔｄｉ￡ｆ：妇ｃｅｉｎｍａｔｅｒｉａｌｍ锄ａ１ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔｃｏｎ．ｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔ锄ｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓｕｃｈａＳｔｌｌｅｍｌａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ，ｐｈａｓｅｃｈａＩｌｇｅｉｎｍａｔ耐ａｌｍｉｃｒｏｓｔｒＩｌ曲１ｒｅ．Ｈｅｎ
ｃｅ，ｍｅｆｅａＬｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆＣｏｎＶｅｎｔｉｏｎａｌｓｅａｌｉｎｇｓｔｌｌｌｃｔｌｌｒｅ，ｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｐｒｅ－ｔｉ曲ｔ幽ｇｆｏｒｃｅｂｅｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｉｎｃ驴ｇｅｎｉｃｅｎｖｉｒｏｎＩｎｅｎｔｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｕｌｄｂｅｃ枷ｅｄｏｕｔ，池ｉｎｇｆｏｒａＩｌｅ仃．ｅｃｔｉＶｅｔｅＣｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉ丘ｃａｔｉｏｎｆｏｒｐｒａｃｔｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｕｎｄｅｒｔｈｉｓｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｗｏｒｋｗｉｌｌｆ．ｏｃｕｓｏｎｍｅｓｅａｌｉｎｇｔｅｃｈＩｌ０１０９ｙｉｎｃ巧ｏｇｅｎｉｃｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｓｏｍｅｇｕｉｄｅｓｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉＩｌｅ耐ｎｇ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｐｒｅ－ｔｉ曲ｔｅｎｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｎａＩｌｇｅ－ｓｅａｌｉｎｇ．ｂｏｌｔｓｔｍｃｔｕｒｅ，ｗｉｔｈｉｎｄｉｕｍａＳｓｅａｌｉｎｇｍａｔ甜ａ１，ｈａＳｂｅｅｎｅＸｐ嘶ｍｅｎｔａｌｌｙａｎｄｎｕｍ舒ｃａｌｌｙｓｔＩｌｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ．１）ＡｎｅＸｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉ弘ｅｄａＩｌｄｂｕｉｌｔｕｐｆｏｒｔｌｌｅｎａｎｇｅ—ｉｎｄｉｕｍｓｅａｌ－ｂｏｌｔｓ缸－ｕｃｈｌｒｅｔｏｔｅｓｔｉｔｓｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆ．ｏｍｌａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｉｎｃｌ
ｕｄｅｓａｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅａｌｉｎｇｓ缸ｕｃｎｌｒｅ，ａｍｅａＳｕｒ锄ｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂ０１ｔｐｒｅ－ｔｉ曲ｔｃＩｌｉｎｇｆｏｒＣｅ，ａｎｄａｄａｔａａＣｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙＳｔｅｍ．２）１１１ｅｉｎｎｕｅｎｃｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｒｅ—ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇｆｏｒｃｅａＩｌｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒ的玳ｏｎ廿１ｅｌｅａｋａｇｅｒａｔｅｏｆｗａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈ觚ｏｍｅｍｏｄｓｏｆｐｒｅ．ｔｉｇｌｌｔｅｎｉｎｇｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄ．ＴｈｅｅＸｐ耐ｍｅｌｌｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａ１１ａｌｙｚｅｄｔｏｓｕｍｍ撕ｚｅｔｈｅｉ１１ｎｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｔ１１ｅ１ｅａｋａｇｅｒａｔｅｓｏｆｔ１１ｅｎａｎｇｅ—ｉｎｄｉｕＩｎｓｅａｌ－ｂｏｌｔｓ仃Ｉｌｃｔｕｒｅ．３）Ｔｈｅｎａｎｇｅ－ｉｎｄｉｕＩｎｓｅａｌ－ｂｏｌｔｓｔｎｌｃｔｌ鹏ｗａｓｎｕｌｌｌ耐ｃａｌｌｙｓｔＩｌｄｉｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔ１１ｅｉｎｎｕｅｎｃｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｒｅ－ｔｉ９１１ｔｅｎｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａ吡ｅｏｎｔｌｌｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔ１１ｅＩＩ浙江大学硕士学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔｗｈ０１ｅｓｅａｌｉｎｇｓ仇ｌｃｔｌｌｒｅ．ＡｎａｌｙＳｉｓｗｉｌｌｂｅａｌｓｏｍａｄｅｏｎｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆ１ｅａｋａｇｅａｎｄｍｅｉｒｒｅｇｕｌａｒｐａ＿ｔｔｅｎｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓｅａｌ，ｎａｎｇｅｓ仇１ｃｔｕｒｅ，ｉｎｄｉｕｍｓｅａｌ，ｓｅａｌｉＩｌｇｐｅｒｆＩｏｍａｎｃｅＩＩＩ浙江大学硕士学位论文目录目录摘要………………………………………………………………………………………………………………………．．
ＩＡＢＳＴＲＡＣＴ………………………………………………………………………………………………………………ＩＩ目录…………………………………………………………………………………………………………………．Ⅳ第１章绪论…………………………………………………………………………………．．１１．１课题背景………………………………………………………………………………．１１．２国内外研究现状………………………………………………………………………．２１．２．１低温静密封研究现状……………………………………………………………．．２１．２．２法兰结构密封性能的研究现状…………………………………………………．．３１．２．３有限元方法用于密封性能研究的研究现状……………………………………．．５１．３法兰结构的泄漏………………………………………………………………………．７１．３．１密封圈密封机理…………………………………………………………………．．７１．３．２密封圈密封的泄漏形式…………………………………………………………．．７１．３．３密封圈微观
密封过程……………………………………………………………．．８１．３．４影响泄漏的主要因素……………………………………………………………一９１．４本文工作………………………………………………………………………………１１第２章法兰一密封圈．螺
栓结构密封性能测试系统………………………………………．１２２．１密封性能测试平台的研制现状………………………………………………………１２２．２法兰．密封圈一螺栓结构密封性能测试系统…………………………………………．１６２．２．１总体实验流程……………………………………………………………………１６２．２．２实验研究对象……………………………………………………………………１７２．２．３螺栓预紧力测量系统……………………………………………………………１９２．２．４数据测量与采集系统……………………………………………………………２３２．３本章小结………………………………………………………………………………２５第３章法兰．密封圈．螺栓结构密封性能实验研究………………………………………．２７ＩＶ浙江大学硕士学位论文目录３．１采用应变计法控制螺栓预紧力的密封性能实验研究………………………………２７３．１．１应变计法控制螺栓预紧力………………………………………………………２７３．１．２时间对螺栓上紧过程的影响……………………………………………………２７３．１．３采用应变计法的密封性能实验过程……………………………………………３０３．１．４密封性能实验结果与分析………………………………………………………３１３．２采用力矩法控制螺栓预紧力的密封性能实验研究…………………………………３３３．２．１力矩法控制螺栓预紧力的工作原理及力矩扳手的制作………………………３４３．２．２上紧方式对螺栓预紧力值的影响………………………………………………３５３．２．３上紧次数对螺栓预紧力值的影响……………
阎刚平…………………………………４１３．２．４采用力矩法上紧螺栓的密封性能实验过程……………………………………４２３．２．５密封性能实验结果与分析………………………………………………………４２３．３两种螺栓预紧力控制方法的实验结果对比与分析…………………………………４４３．４本章小结………………………………………………………………………………４５第４章法兰．密封圈．螺栓结构应力特征的有限元数值模拟……………………………．４６４．１有限元模型的建立……………………………………………………………………４６４．２材料力学性能的测量…………………………………………………………………４６４．３常温下数值模拟………………………………………………………………………４８４．３．１法兰结构的应力分析结果………………………………………………………４８４．３．２螺栓预紧力值Ｆ对密封圈应力分布的影响……………………………………５０４．３．３密封结构工作压力Ｐ对密封圈应力分布的影响………………………………５１４．４低温下数值模拟及其与常温结果的对比……………………………………………５２４．５本章小结………………………………………………………………………………５５第５章全文总结与展望……………………………………………………………………５６
斜发沸石５．１全文总结………………………………………………………………………………５６５．２课题
展望………………………………………………………………………………５７参考文献………………………………………………………………………………………５８攻读硕士期间取得的科研成果……………………………………………………………一６１致｛射…………………………………………………………………………………………………………………．６２Ｖ浙江大学硕士学位论文第１章绪论第１章绪论１．１课题背景为了应对现代设备适应各种复杂环境的需求以及各类信号采集中的低噪声严格要求，低温环境及相关技术已经成为装备制造及运行中非常普遍的高技术基础。根据应用场合的属性，大致可以分为两类：一是由自然环境所构成的低温环境，譬如在高寒地带和高空环境等场合的温度可低达．６５℃，而深太空环境中的温度甚至更低（空间背景温度在．２７０℃左右）：二是通过人工低温制冷技术使相关设备运行于低温环境，较常见的场合是液氮温区（如红外探测、红外夜视等技术所需），液氢温区（如空间飞行器的推进剂所需）乃至温度更低的液氦温区（如超导器件冷却所需）。在这些低温系统中，深低温、高真空或高压等严苛工作环境条件给设备的设计、制造、运行乃至维护等带来了巨大的挑战。在低温系统中，密封效果是其最基本却又非常重要的性能指标。低温装置离不开绝热结构，特别是深低温系统一般都采用真空绝热方式，此时密封对于保持真空度的作用则可想而知。此外，很多低温系统还会涉及到低温液体，为了防止液体的泄漏，必须采用能够适用于低温环境的良好密封结构。在航天运载火箭等系统中，越来越多地应用液氢、液氧等低温流体作为其推进剂。由于这些低温流体具有饱和温度低、沸点低、蒸发潜热小、渗透力和浸润性强、易产生“异常升压”、易燃易爆等特性，少量泄漏都可能引起灾难性后果，聚氨酯改性环氧树脂
因此属于危险品范畴，就要求管路系统各连接部位（包括泵及软管等的连接）不能发生任何泄漏。由此，低温密封在系统中具有举足轻重的作用，密封圈往往直接关系到设备的安全性、可靠性和耐久性。若密封失效，后果将很严重，这是由于易燃易爆的低温流体一旦泄漏，将污染或危及周围环境和人员及设备的安全；再者，低温系统在正常运行之前通常需要进行置换、预冷等繁琐准备工作，再启动则需较长的时间和较高的费用。密封结构在常规装备（包括高压、真空和液体贮存容器）中已有广泛应用，因而无论从科学研究或是技术实现的角度都已受到很多关注，并形成一套比较成熟的技术规范。但是，低温系统中的密封结构与常规系统相比有很大的区别，这是因为各种材料在低温环境下其物性与常温下迥异，会出现热胀冷缩、低温脆性或材料微结构上的相变等现象，有些结构材料甚至会与相关低温流体发生物理作用乃至化学反应（例如氢脆）。在此情况下，常规密封结构、密封材料（包括密封界面结构材料、密封圈材料和密封油脂）、密封预紧力等关键因素在低温环境下的适用性问题都需要重新审视并开展针对性的研浙江大学硕士学位论文第１章绪论究工作，以期待总结出一套行之有效的技术规范。本课题是在此背景下计划开展相关研究，期望研究成果能为低温系统的密封技术提供技术支持。１．２国内外研究现状１．２．１低温静密封研究现状随着低温流体在包括航天在内的各个领域得到越来越广泛的应用，低温下的密封技术也相应地得到了很多探索与关注，
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