電浮筒液位計扭力管強度設計
電浮筒液位計; 扭力管; 強度設計; 靜力學分析;
電浮筒液位計具有精度高、測量溫度范圍廣等優(yōu)點, 被廣泛應用于生產塔、過程罐、反應釜的液位測量[1,2]。扭力管選用inconel625材料, 是保證液位計測量精度的核心零部件。inconel625材料是以Mo、Nb為主要強化元素的固溶強化鎳基合金, 其在650℃以下具有良好的持久性能、疲勞性能及抗氧化和抗腐蝕性能, 1 050℃以內具有良好強度和韌性[3-5], 被廣泛應用于儀器儀表設備。
1 理論計算
inconel625材料各成分質量分數和扭力管基本參數分別如表1、表2所示。
表1 Inconel625各成分質量分數 (%) 下載原表
表2 扭力管基本參數 下載原表
2 有限元靜力學分析
2.1 扭力管有限元模型
運用solidworks軟件建立扭力管實體模型, 導入ansys軟件。扭力管各參數設置如下, 密度8 440 kg/m3, 彈性模量205 GPa, 泊松比0.308。選用Solid95單元對實體模型劃分網格得到扭力管有限元模型, 共包含17 685個單元, 35 449個節(jié)點, 如圖1所示。
2.2 加載
由電浮筒液位計正常工作時受載情況可知, 扭力管右截面節(jié)點全約束, 左截面受工作扭矩T作用, 具體扭矩加載過程如下[6]:
1) 左截面圓心處創(chuàng)建節(jié)點, 并分配質量單元mass21;
2) 對該節(jié)點施加z方向工作扭矩T;
3) 左截面上所有節(jié)點建立組件;
4) 用crig命令實現中心節(jié)點和組件節(jié)點局部區(qū)域剛化, 得到加載模型如圖2示。
2.3 結果分析
1) 應力分布
2) 變形圖
3 結論
1) 正常工作時, 電浮筒液位計扭力管***大切應力和單位長度扭轉角理論值為73.17 MPa和0.309 rad/m, 分別低于inconel625材料許用值;
2) 對扭力管進行有限元靜力學分析, 得到扭力管***大切應力和單位長度扭轉角為74.6 MPa和0.311 rad/m, 與理論值間誤差分別為1.95%和0.65%, 仿真結果可靠;
3) 選用外徑6 mm、長度286 mm、壁厚1.2 mm的inconel625材料等徑扭力管, 強度和剛度均滿足設計要求。