Моделирование напряженно-деформированного состояния манометрических трубчатых пружин (20.09.2010)

Автор: Пирогов Сергей Петрович

ПИРОГОВ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

моделирование напряженно-деформированного

состояния манометрических трубчатых пружин

Специальность 05.13.18 – «Математическое моделирование,

численные методы и комплексы программ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Тюмень – 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Бытев Владислав Олегович

доктор физико-математических наук, профессор

Вельмисов Петр Александрович

доктор технических наук, профессор

Малюшин Николай Александрович

Ведущая организация: Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Уральский

федеральный университет имени первого

Президента России Б. Н. Ельцина»

Защита состоится 20 декабря 2010 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д212.274.14 при Тюменском государственном университете по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Перекопская, д.15А.;

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного университета по адресу: 625003, г.Тюмень, ул. Семакова, д.18

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета Н.Н.Бутакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Манометрические трубчатые пружины (МТП) нашли широкое применение в качестве упругих чувствительных элементов (УЧЭ) деформационных манометрических приборов, используемых для измерения избыточного и вакуумметрического давлений, разности давлений, расхода и температуры. При этом такие характеристики приборов, как порог чувствительности, верхний и нижний пределы измерения, надежность определяются свойствами упругого чувствительного элемента.

В настоящее время выпуск приборов с МТП достигает миллионов штук в год, причем мощности объектов возрастают, а условия эксплуатации ужесточаются, растут интенсивность и частота вибраций, например, на трубопроводном транспорте и оборудовании нефтегазовой промышленности, в результате чего снижается точность измерения и снижается срок эксплуатации приборов. Поэтому резко возрастают требования к виброустойчивости УЧЭ и МТП в частности.

Кроме того, расширяются функциональности приборов и сферы применения МТП, например, предложено использовать их, в качестве силовых элементов тормозных устройств и манипуляторов. Основное достоинство подобных устройств в их герметичности, то есть отсутствие сопрягаемых поверхностей.

Это потребовало создания новых типов МТП, имеющих улучшенные технические характеристики и больший диапазон функциональных возможностей, в частности трубок с новыми формами поперечных сечений с переменной толщиной стенки , переменной по длине формой сечения , нелинейными характеристиками , а также создания методов их расчета

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы - повышение чувствительности, работоспособности, тяговых усилий и вибростойкости трубчатых манометрических пружин за счет изменения их геометрических размеров и формы сечения, расширение их функциональных возможностей и сфер применения.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

Проведение сравнительного анализа методов расчета и разработка классификации существующих конструкций манометрических трубчатых пружин.

Разработка математических моделей, позволяющей рассчитать тонкостенные трубчатые пружины с переменной по периметру сечения толщиной стенки и переменного по длина сечения и исследовать влияние геометрии манометрической пружины на ее напряженно-деформированное состояние.

Разработка эффективного алгоритма и комплекса прикладных программ для расчета и автоматического проектирования тонкостенных манометрических трубчатых пружин с переменной толщиной стенки и переменным по длине сечением.

Разработка алгоритма и комплекса прикладных программ для расчета собственных частот колебаний манометрических трубчатых пружин.

Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния и частот собственных колебаний пружин постоянного и переменного сечения. Оценка достоверности полученных теоретических результатов.

Рекомендации по оптимальному выбору геометрических параметров

пружин


загрузка...