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龍圖騰網恭喜中國人民解放軍海軍潛艇學院申請的專利封堵管卡優化方法、制作裝置及工藝獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN112247494B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202011220562.9，技術領域涉及：B23P15/00；該發明授權封堵管卡優化方法、制作裝置及工藝是由艾夏禹;楊家軒;石湘;張海鵬;吳猛猛設計研發完成，并于2020-11-05向國家知識產權局提交的專利申請。

本封堵管卡優化方法、制作裝置及工藝在說明書摘要公布了：一種封堵管卡優化方法、制作裝置及工藝，其特征在于：包括板牙優化方案和或螺栓優化方案。一種封堵管卡優化制作裝置，包括管卡件，以包裹在管道試件外側壁上；管卡件兩端具有管卡端部腔體，在管卡端部腔體具有內板牙件，以咬合在管道試件外側壁上；在內板牙件與管卡端部腔體內腔壁之間軸向活動有外板牙件。一種封堵管卡優化制作裝置，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。本發明設計合理、結構緊湊且使用方便。

本發明授權封堵管卡優化方法、制作裝置及工藝在權利要求書中公布了：1.一種封堵管卡優化方法，其特征在于：包括板牙優化方案和或螺栓優化方案；當針對板牙優化方案時，其內容包括板牙材料、板牙齒齒頂角43、板牙齒齒高、板牙齒齒間距、板牙對數、工作空間高度、板牙楔形角、板牙齒齒頂角的前后角組合、板牙齒數量及板牙初始位置；優化方法如下：其中，板牙優化方法如下，S1.1，依據咬入深度要求，確定板牙材料、板牙齒頂角、板牙齒齒高、板牙齒齒間距；根據管徑確定板牙對數；根據管卡殼體厚度確定工作空間高度；S1.2，優化板牙楔形角40；首先，使用各待優化楔形角40，按照等腰板牙齒設計三維板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計算并提取各楔形角40方案的各齒接觸應力；其次，進行各齒接觸應力標準差計算，保證板牙齒接觸應力均勻性，完成最優楔形角40的選擇；S1.3，優化板牙齒齒頂角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，按照優化后的楔形角40，使用待優化的齒頂角43前后角組合，設計板牙三維模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計算并提取各齒頂角前后角組合方案的各齒接觸應力；其次，進行各齒接觸應力標準差計算，保證板牙齒接觸應力均勻性，完成最優齒頂角前后角組合的選擇；S1.4，計算板牙所需齒數m；首先，前提是根據板牙齒抗剪承載力，在進行板牙齒優化時，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，取板牙齒優化抗剪承載力等于完好管道抗拉承載力的一半，計算鎖緊機構的最小板牙齒數，其中，安全系數取1.5，公式為： 其中，b為咬入寬度，t為管道壁厚，σb為管道抗拉強度，[τ]為板牙齒剪切強度，Dpo為管道外徑；S1.5，外板牙初始位置優化；首先，由于外板牙初始位置關系外板牙是否能完成軸向頂進過程，因此，外板牙與擋板間的距離應大于外板牙軸向頂進距離；然后，外板牙的頂進距離包括兩部分，一是在內板牙完成對管道的對中過程中外板牙軸向運動的距離，二是內板牙完成對管道的咬入、外板牙完成對管卡殼體壁的咬入時外板牙軸向運動的距離；其次，外板牙與擋板間的距離的最小值即頂進余量39應等于上述兩距離之和；公式為： 其中，DCi為管卡的內徑，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化后應對優化進行判斷，如果內、外板牙工作高度大于管卡殼體提供的鎖緊機構工作高度，則需要增加板牙楔形個數，以降低內、外板牙所需工作高度，并重新執行S1.5，以進行板牙初始位置優化；S1.7，板牙齒位置確定；首先，按照計算所得板牙齒數，形成齒的布置方案，并優化預設板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench軟件計算并提取各預設方案的各齒接觸應力，進行各齒接觸應力標準差計算，依據板牙齒接觸應力均勻性原則，確定最優的齒位置方案；當針對螺栓優化方案時，其內容包括螺栓材料、螺栓個數及螺栓型號；S2.1，選擇螺栓材料、螺栓個數；S2.2，實驗確定齒間距系數；S2.2.1，制作齒間距系數試驗裝置；其包括模擬鎖緊機構、管道試件46、模擬內板牙及模擬外板牙；模擬鎖緊機構包括外固定部47；外固定部47包括套筒44、擋板臺階45及將擋板臺階45固定于套筒44的螺栓；套筒44具有一側曲面，以完全托住管道試件46內壁，使整個管道試件46內壁均勻受壓，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；通過螺栓將擋板臺階45連接在套筒44上，模擬鎖緊機構的擋板臺階45，防止外板牙受壓時，內板牙與管道試件46在套筒44發生滑動，同時方便更換管道試件46；S2.2.2，垂向施壓獲得咬痕；首先，試驗時使用壓力機在模擬外板牙上部施加垂向壓力；然后，確定若干種的試驗咬入力，每種咬入力使用多個管道試件46，使用壓力機對試驗裝置施壓，在管道試件46上獲得咬痕；S2.2.3，咬痕寬度測量；首先，使用顯微鏡測量管道試件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量值；然后，取各條咬痕寬度測量值的平均值作為該管道試件46的咬痕寬度測量值；其次，取多個管道試件46咬痕寬度測量值的平均值作為管道試件46在該力下的咬入寬度測量值；S2.2.4，首先，將管道試件46在每個咬入力下的咬入寬度測量值代入管卡鎖緊機構咬入寬度計算公式，求得每個咬入力時的齒間距系數，取多個咬入力下的齒間距系數的平均值，即為該齒形該齒間距板牙的齒間距系數； 其中，b為咬入寬度，c為齒間距系數，F為單個齒的咬入力，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為管道的屈服強度；S2.3，鎖緊機構所需軸向頂進力計算；鎖緊機構所需的端部頂進力滿足下式： 其中，n為鎖緊機構內板牙的片數，N為每片內板牙對管道的壓力，θ為板牙楔形角，f1為內、外板牙間摩擦系數，f2為外板牙與殼體間摩擦系數；S2.4.確定頂進螺栓型號；首先，根據頂進螺栓抗拉承載力原則，即為了使修復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，頂進螺栓完成預緊后剩余的抗拉承載力應大于完好管道抗拉強度，因此在進行頂進螺栓優化時，應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構端部頂進力之和，計算單個螺栓抗拉承載力，根據螺栓材料確定螺栓型號；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為鎖緊機構所需的端部頂進力，l為管卡每端的頂進螺栓個數，σ′為螺栓材料的抗拉強度。

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