電浮筒液位計(jì)具有精度高、測(cè)量溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn), 被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)塔、過程罐、反應(yīng)釜的液位測(cè)量[1,2]。扭力管選用inconel625材料, 是保證液位計(jì)測(cè)量精度的核心零部件。inconel625材料是以Mo、Nb為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)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(nèi)具有良好強(qiáng)度和韌性[3-5], 被廣泛應(yīng)用于儀器儀表設(shè)備。

inconel625材料各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和扭力管基本參數(shù)分別如表1、表2所示。

運(yùn)用solidworks軟件建立扭力管實(shí)體模型, 導(dǎo)入ansys軟件。扭力管各參數(shù)設(shè)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(duì)實(shí)體模型劃分網(wǎng)格得到扭力管有限元模型, 共包含17 685個(gè)單元, 35 449個(gè)節(jié)點(diǎn), 如圖1所示。

由電浮筒液位計(jì)正常工作時(shí)受載情況可知, 扭力管右截面節(jié)點(diǎn)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(diǎn), 并分配質(zhì)量單元mass21;

2) 對(duì)該節(jié)點(diǎn)施加z方向工作扭矩T;

3) 左截面上所有節(jié)點(diǎn)建立組件;

4) 用crig命令實(shí)現(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)和組件節(jié)點(diǎn)局部區(qū)域剛化, 得到加載模型如圖2示。

1) 應(yīng)力分布

2) 變形圖

1) 正常工作時(shí), 電浮筒液位計(jì)扭力管***大切應(yīng)力和單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)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(duì)扭力管進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析, 得到扭力管***大切應(yīng)力和單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)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(jié)果可靠;

3) 選用外徑6 mm、長(zhǎng)度286 mm、壁厚1.2 mm的inconel625材料等徑扭力管, 強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。