Experimental investigations of metal high-pressure "2-delta" gasket

• Autorzy: Krasiński M. , Trojnacki A.

Warianty tytułu

PL

Badania doświadczalne metalowej wysokociśnieniowej uszczelki typu "2-delta"

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with experimental investigations of a set of metal "2-delta" gaskets of different depth. The gaskets were examined under assembly conditions, i.e. placed in their seats and loaded with the compressive assembly force with no operating pressure applied to the closure. The electric resistance wire strain gauges were used to measure the circumferential and axial strains at the inner cylindrical surface of the gaskets. The plastic deformations of the contact surface of the seats were measured after disassembly of the closures. The material tests were carried out to determine real mechanical properties of materials applied for the gaskets and the seats. The results of experiment were compared with the analytical approach. The plastic deformations were taken into account in the analytical solution of the contact region between the gasket and the seats. The results of experiment and analytical approach were verified by FEM calculations, which take into account linear hardening of the material, friction and contact effects.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych metalowych wysokociśnieniowych uszczelek typu "2-delta" o różnej grubości. Badania przeprowadzono w warunkach montażowych pod obciążeniem montażową siłą ściskającą, bez obciążenia połączeń ciśnieniem roboczym. Na wewnętrznej, cylindrycznej powierzchni uszczelek mierzono odkształcenia obwodowe i osiowe przy użyciu elektrycznych tensometrów oporowych. Po odciążeniu zmierzono szerokość strefy kontaktu plastycznie odkształconych gniazd. Zostały również wykonane badania materiałowe uszczelek oraz gniazd w celu określenia ich rzeczywistych własności wytrzymałościowych. Wyniki pomiarów porównano z obliczeniami analitycznymi, otrzymanymi w oparciu o uproszczony powłokowy model uszczelki i model grubościenny. W analitycznym opisie strefy kontaktu uszczelki z gniazdem zostały wzięte pod uwagę plastyczne odkształcenia gniazda. Dodatkowo została wykonana numeryczna weryfikacja pomiarów i obliczeń analitycznych za pomocą obliczeń MES, w których uwzględniono nieliniowe własności materiałów połączenia oraz tarcie na powierzchni kontaktu.

Słowa kluczowe

EN

high-pressure closure; metal "2-delta" gasket; experimental investigations; finite element method; FEM

PL

uszczelnienie wysokociśnieniowe; uszczelka metalowa typu 2-delta; badania eksperymentalne; metoda elementów skończonych; MES (metoda elementów skończonych)

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 4
• Strony: 355--381
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Krasiński M.

autor

Trojnacki A.

• Institute of Machine Design, Cracow University of Technology, Al. Jana Pawła II No. 37, 31-864 Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Bathe K. J.: Finite element procedures in engineering analysis. Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, Inc., 1982.
• [2] Deininger J., Strohmeier K.: Metalldichtungen für hohe Drücke. Dichtungstechnik, 2000, Heft 1, Mai 2000, pp. 31-35 (in German).
• [3] Freeman A. R.: Gaskets for high-pressure vessels. Pressure Vessel and Piping Design. Collected Papers 1927 - 1959. ASME, 1960, pp. 165-168.
• [4] Hill R.: The plastic yielding of notched bars under tension. Q. J. Mech. Appl. Math., Vol. 2, 1949.
• [5] Hill R., Lee E. H., and Tupper S. J.: The theory of wedge indentation of ductile materials. Proc. Roy. Soc., London (A) 188, 1947, pp. 273-289.
• [6] Hughes T. J. R.: The finite element method. Linear static and dynamic finite element analysis. Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, Inc., 1987.
• [7] Krasiński M., Trojnacki A.: Computational model of metal high-pressure "2-delta" gasket. Czasopismo Techniczne, 2009, z. 3-M/2009, pp. 31-58 (in Polish).
• [8] Krasiński M., Trojnacki A.: Numerical analysis of leak tightness of metal high-pressure "2-delta" gasket. Acta Mechanica et Automatica, 2009, Vol. 3, No. 1(7), pp. 71-77 (in Polish).
• [9] Prager W., Hodge P. G., Jr.: Theory of perfectly plastic solids. N. York, J. Wiley & Sons, Inc., 1951.
• [10] Ryś J., Zieliński A.: Sealing of high-pressure vessels by means of double-cone sleeve. Przegląd Mechaniczny, 1977, Vol. 7/77, pp. 224-229 (in Polish).
• [11] Stein E.: Error-controlled adaptive finite elements in solid mechanics. West Sussex, JOHN WILEY&SONS, LTD, 2003.
• [12] Timoshenko S. P., Woinowsky-Krieger S.: Theory of plates and shells. New York, McGraw-Hill, 1959.
• [13] Wriggers P.: Computational contact mechanics. West Sussex, JOHN WILEY&SONS, LTD, 2002.
• [14] Zienkiewicz O. C., Taylor R. L.: The finite element method. Vol. 1 The basis, Vol. 2 Solid mechanics. Woburn, Butterworth-Heinemann, 2000.
• [15] ANSYS. Release 8.0. Swanson, Analysis System Inc., 2003.
• [16] Report TPP-5 Cracow University of Technology: Project of reactor 41/42 V-7 in propylene installation. Krakow, 2000 (in Polish).