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龍圖騰網(wǎng)獲悉中國人民解放軍海軍潛艇學(xué)院申請(qǐng)的專利封堵管卡優(yōu)化方法、制作裝置及工藝獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN112247494B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-16發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202011220562.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：B23P15/00；該發(fā)明授權(quán)封堵管卡優(yōu)化方法、制作裝置及工藝是由艾夏禹;楊家軒;石湘;張海鵬;吳猛猛設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2020-11-05向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本封堵管卡優(yōu)化方法、制作裝置及工藝在說明書摘要公布了：一種封堵管卡優(yōu)化方法、制作裝置及工藝，其特征在于：包括板牙優(yōu)化方案和或螺栓優(yōu)化方案。一種封堵管卡優(yōu)化制作裝置，包括管卡件，以包裹在管道試件外側(cè)壁上；管卡件兩端具有管卡端部腔體，在管卡端部腔體具有內(nèi)板牙件，以咬合在管道試件外側(cè)壁上；在內(nèi)板牙件與管卡端部腔體內(nèi)腔壁之間軸向活動(dòng)有外板牙件。一種封堵管卡優(yōu)化制作裝置，包括根部與外板牙件端部連接有外板牙連接架，外板牙連接架連接有外板牙胎具，以承載外板牙件。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊且使用方便。

本發(fā)明授權(quán)封堵管卡優(yōu)化方法、制作裝置及工藝在權(quán)利要求書中公布了：1.一種封堵管卡優(yōu)化方法，其特征在于：包括板牙優(yōu)化方案和或螺栓優(yōu)化方案；當(dāng)針對(duì)板牙優(yōu)化方案時(shí)，其內(nèi)容包括板牙材料、板牙齒齒頂角43、板牙齒齒高、板牙齒齒間距、板牙對(duì)數(shù)、工作空間高度、板牙楔形角、板牙齒齒頂角的前后角組合、板牙齒數(shù)量及板牙初始位置；優(yōu)化方法如下：其中，板牙優(yōu)化方法如下，S1.1，依據(jù)咬入深度要求，確定板牙材料、板牙齒頂角、板牙齒齒高、板牙齒齒間距；根據(jù)管徑確定板牙對(duì)數(shù)；根據(jù)管卡殼體厚度確定工作空間高度；S1.2，優(yōu)化板牙楔形角40；首先，使用各待優(yōu)化楔形角40，按照等腰板牙齒設(shè)計(jì)三維板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計(jì)算并提取各楔形角40方案的各齒接觸應(yīng)力；其次，進(jìn)行各齒接觸應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，保證板牙齒接觸應(yīng)力均勻性，完成最優(yōu)楔形角40的選擇；S1.3，優(yōu)化板牙齒齒頂角43的前后角組合；前后角包括頂角前角41及頂角后角42；首先，按照優(yōu)化后的楔形角40，使用待優(yōu)化的齒頂角43前后角組合，設(shè)計(jì)板牙三維模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計(jì)算并提取各齒頂角前后角組合方案的各齒接觸應(yīng)力；其次，進(jìn)行各齒接觸應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，保證板牙齒接觸應(yīng)力均勻性，完成最優(yōu)齒頂角前后角組合的選擇；S1.4，計(jì)算板牙所需齒數(shù)m；首先，前提是根據(jù)板牙齒抗剪承載力，在進(jìn)行板牙齒優(yōu)化時(shí)，保證板牙齒抗剪承載力大于完好管道抗拉承載力的一半；然后，取板牙齒優(yōu)化抗剪承載力等于完好管道抗拉承載力的一半，計(jì)算鎖緊機(jī)構(gòu)的最小板牙齒數(shù)，其中，安全系數(shù)取1.5，公式為： 其中，b為咬入寬度，t為管道壁厚，σb為管道抗拉強(qiáng)度，[τ]為板牙齒剪切強(qiáng)度，Dpo為管道外徑；S1.5，外板牙初始位置優(yōu)化；首先，由于外板牙初始位置關(guān)系外板牙是否能完成軸向頂進(jìn)過程，因此，外板牙與擋板間的距離應(yīng)大于外板牙軸向頂進(jìn)距離；然后，外板牙的頂進(jìn)距離包括兩部分，一是在內(nèi)板牙完成對(duì)管道的對(duì)中過程中外板牙軸向運(yùn)動(dòng)的距離，二是內(nèi)板牙完成對(duì)管道的咬入、外板牙完成對(duì)管卡殼體壁的咬入時(shí)外板牙軸向運(yùn)動(dòng)的距離；其次，外板牙與擋板間的距離的最小值即頂進(jìn)余量39應(yīng)等于上述兩距離之和；公式為： 其中，DCi為管卡的內(nèi)徑，DPo為管道外徑，θ為板牙楔形角，b為咬入寬度，α為板牙齒頂角的前角，β為板牙齒頂角的后角；S1.6，工作空間校核；在完成板牙初始位置與形狀優(yōu)化后應(yīng)對(duì)優(yōu)化進(jìn)行判斷，如果內(nèi)、外板牙工作高度大于管卡殼體提供的鎖緊機(jī)構(gòu)工作高度，則需要增加板牙楔形個(gè)數(shù)，以降低內(nèi)、外板牙所需工作高度，并重新執(zhí)行S1.5，以進(jìn)行板牙初始位置優(yōu)化；S1.7，板牙齒位置確定；首先，按照計(jì)算所得板牙齒數(shù)，形成齒的布置方案，并優(yōu)化預(yù)設(shè)板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計(jì)算并提取各預(yù)設(shè)方案的各齒接觸應(yīng)力，進(jìn)行各齒接觸應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，依據(jù)板牙齒接觸應(yīng)力均勻性原則，確定最優(yōu)的齒位置方案；當(dāng)針對(duì)螺栓優(yōu)化方案時(shí)，其內(nèi)容包括螺栓材料、螺栓個(gè)數(shù)及螺栓型號(hào)；S2.1，選擇螺栓材料、螺栓個(gè)數(shù)；S2.2，實(shí)驗(yàn)確定齒間距系數(shù)；S2.2.1，制作齒間距系數(shù)試驗(yàn)裝置；其包括模擬鎖緊機(jī)構(gòu)、管道試件46、模擬內(nèi)板牙及模擬外板牙；模擬鎖緊機(jī)構(gòu)包括外固定部47；外固定部47包括套筒44、擋板臺(tái)階45及將擋板臺(tái)階45固定于套筒44的螺栓；套筒44具有一側(cè)曲面，以完全托住管道試件46內(nèi)壁，使整個(gè)管道試件46內(nèi)壁均勻受壓，防止管道試件46兩端受壓造成管道試件46、套筒44彎曲，其曲面半徑與管道試件46內(nèi)徑相同，曲面寬度與管道試件46的投影長度相同；通過螺栓將擋板臺(tái)階45連接在套筒44上，模擬鎖緊機(jī)構(gòu)的擋板臺(tái)階45，防止外板牙受壓時(shí)，內(nèi)板牙與管道試件46在套筒44發(fā)生滑動(dòng)，同時(shí)方便更換管道試件46；S2.2.2，垂向施壓獲得咬痕；首先，試驗(yàn)時(shí)使用壓力機(jī)在模擬外板牙上部施加垂向壓力；然后，確定若干種的試驗(yàn)咬入力，每種咬入力使用多個(gè)管道試件46，使用壓力機(jī)對(duì)試驗(yàn)裝置施壓，在管道試件46上獲得咬痕；S2.2.3，咬痕寬度測(cè)量；首先，使用顯微鏡測(cè)量管道試件46各條咬痕的多處咬入寬度，取平均值作為該條咬痕的寬度測(cè)量值；然后，取各條咬痕寬度測(cè)量值的平均值作為該管道試件46的咬痕寬度測(cè)量值；其次，取多個(gè)管道試件46咬痕寬度測(cè)量值的平均值作為管道試件46在該力下的咬入寬度測(cè)量值；S2.2.4，首先，將管道試件46在每個(gè)咬入力下的咬入寬度測(cè)量值代入管卡鎖緊機(jī)構(gòu)咬入寬度計(jì)算公式，求得每個(gè)咬入力時(shí)的齒間距系數(shù)，取多個(gè)咬入力下的齒間距系數(shù)的平均值，即為該齒形該齒間距板牙的齒間距系數(shù)； 其中，b為咬入寬度，c為齒間距系數(shù)，F(xiàn)為單個(gè)齒的咬入力，α為齒頂角的前角，β為齒頂角的后角，L為齒的周向長度，σs為管道的屈服強(qiáng)度；S2.3，鎖緊機(jī)構(gòu)所需軸向頂進(jìn)力計(jì)算；鎖緊機(jī)構(gòu)所需的端部頂進(jìn)力滿足下式： 其中，n為鎖緊機(jī)構(gòu)內(nèi)板牙的片數(shù)，N為每片內(nèi)板牙對(duì)管道的壓力，θ為板牙楔形角，f1為內(nèi)、外板牙間摩擦系數(shù)，f2為外板牙與殼體間摩擦系數(shù)；S2.4.確定頂進(jìn)螺栓型號(hào)；首先，根據(jù)頂進(jìn)螺栓抗拉承載力原則，即為了使修復(fù)管道所能承受的抗拉承載力不小于完好管道的抗拉承載力，頂進(jìn)螺栓完成預(yù)緊后剩余的抗拉承載力應(yīng)大于完好管道抗拉強(qiáng)度，因此在進(jìn)行頂進(jìn)螺栓優(yōu)化時(shí)，應(yīng)保證螺栓抗拉承載力大于完好管道的軸向抗拉承載力與鎖緊機(jī)構(gòu)端部頂進(jìn)力之和，計(jì)算單個(gè)螺栓抗拉承載力，根據(jù)螺栓材料確定螺栓型號(hào)；其中，螺栓所需的有效面積為： 其中，T為完好管道的軸向抗拉承載力，Q為鎖緊機(jī)構(gòu)所需的端部頂進(jìn)力，l為管卡每端的頂進(jìn)螺栓個(gè)數(shù)，σ′為螺栓材料的抗拉強(qiáng)度。

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