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龙图腾网恭喜中国人民解放军海军潜艇学院申请的专利封堵管卡优化方法、制作装置及工艺获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN112247494B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202011220562.9，技术领域涉及：B23P15/00；该发明授权封堵管卡优化方法、制作装置及工艺是由艾夏禹;杨家轩;石湘;张海鹏;吴猛猛设计研发完成，并于2020-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本封堵管卡优化方法、制作装置及工艺在说明书摘要公布了：一种封堵管卡优化方法、制作装置及工艺，其特征在于：包括板牙优化方案和或螺栓优化方案。一种封堵管卡优化制作装置，包括管卡件，以包裹在管道试件外侧壁上；管卡件两端具有管卡端部腔体，在管卡端部腔体具有内板牙件，以咬合在管道试件外侧壁上；在内板牙件与管卡端部腔体内腔壁之间轴向活动有外板牙件。一种封堵管卡优化制作装置，包括根部与外板牙件端部连接有外板牙连接架，外板牙连接架连接有外板牙胎具，以承载外板牙件。本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

本发明授权封堵管卡优化方法、制作装置及工艺在权利要求书中公布了：1.一种封堵管卡优化方法，其特征在于：包括板牙优化方案和或螺栓优化方案；当针对板牙优化方案时，其内容包括板牙材料、板牙齿齿顶角43、板牙齿齿高、板牙齿齿间距、板牙对数、工作空间高度、板牙楔形角、板牙齿齿顶角的前后角组合、板牙齿数量及板牙初始位置；优化方法如下：其中，板牙优化方法如下，S1.1，依据咬入深度要求，确定板牙材料、板牙齿顶角、板牙齿齿高、板牙齿齿间距；根据管径确定板牙对数；根据管卡壳体厚度确定工作空间高度；S1.2，优化板牙楔形角40；首先，使用各待优化楔形角40，按照等腰板牙齿设计三维板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench软件计算并提取各楔形角40方案的各齿接触应力；其次，进行各齿接触应力标准差计算，保证板牙齿接触应力均匀性，完成最优楔形角40的选择；S1.3，优化板牙齿齿顶角43的前后角组合；前后角包括顶角前角41及顶角后角42；首先，按照优化后的楔形角40，使用待优化的齿顶角43前后角组合，设计板牙三维模型；然后，使用ANSYSworkbench软件计算并提取各齿顶角前后角组合方案的各齿接触应力；其次，进行各齿接触应力标准差计算，保证板牙齿接触应力均匀性，完成最优齿顶角前后角组合的选择；S1.4，计算板牙所需齿数m；首先，前提是根据板牙齿抗剪承载力，在进行板牙齿优化时，保证板牙齿抗剪承载力大于完好管道抗拉承载力的一半；然后，取板牙齿优化抗剪承载力等于完好管道抗拉承载力的一半，计算锁紧机构的最小板牙齿数，其中，安全系数取1.5，公式为： 其中，b为咬入宽度，t为管道壁厚，σb为管道抗拉强度，[τ]为板牙齿剪切强度，Dpo为管道外径；S1.5，外板牙初始位置优化；首先，由于外板牙初始位置关系外板牙是否能完成轴向顶进过程，因此，外板牙与挡板间的距离应大于外板牙轴向顶进距离；然后，外板牙的顶进距离包括两部分，一是在内板牙完成对管道的对中过程中外板牙轴向运动的距离，二是内板牙完成对管道的咬入、外板牙完成对管卡壳体壁的咬入时外板牙轴向运动的距离；其次，外板牙与挡板间的距离的最小值即顶进余量39应等于上述两距离之和；公式为： 其中，DCi为管卡的内径，DPo为管道外径，θ为板牙楔形角，b为咬入宽度，α为板牙齿顶角的前角，β为板牙齿顶角的后角；S1.6，工作空间校核；在完成板牙初始位置与形状优化后应对优化进行判断，如果内、外板牙工作高度大于管卡壳体提供的锁紧机构工作高度，则需要增加板牙楔形个数，以降低内、外板牙所需工作高度，并重新执行S1.5，以进行板牙初始位置优化；S1.7，板牙齿位置确定；首先，按照计算所得板牙齿数，形成齿的布置方案，并优化预设板牙模型；然后，使用ANSYSworkbench软件计算并提取各预设方案的各齿接触应力，进行各齿接触应力标准差计算，依据板牙齿接触应力均匀性原则，确定最优的齿位置方案；当针对螺栓优化方案时，其内容包括螺栓材料、螺栓个数及螺栓型号；S2.1，选择螺栓材料、螺栓个数；S2.2，实验确定齿间距系数；S2.2.1，制作齿间距系数试验装置；其包括模拟锁紧机构、管道试件46、模拟内板牙及模拟外板牙；模拟锁紧机构包括外固定部47；外固定部47包括套筒44、挡板台阶45及将挡板台阶45固定于套筒44的螺栓；套筒44具有一侧曲面，以完全托住管道试件46内壁，使整个管道试件46内壁均匀受压，防止管道试件46两端受压造成管道试件46、套筒44弯曲，其曲面半径与管道试件46内径相同，曲面宽度与管道试件46的投影长度相同；通过螺栓将挡板台阶45连接在套筒44上，模拟锁紧机构的挡板台阶45，防止外板牙受压时，内板牙与管道试件46在套筒44发生滑动，同时方便更换管道试件46；S2.2.2，垂向施压获得咬痕；首先，试验时使用压力机在模拟外板牙上部施加垂向压力；然后，确定若干种的试验咬入力，每种咬入力使用多个管道试件46，使用压力机对试验装置施压，在管道试件46上获得咬痕；S2.2.3，咬痕宽度测量；首先，使用显微镜测量管道试件46各条咬痕的多处咬入宽度，取平均值作为该条咬痕的宽度测量值；然后，取各条咬痕宽度测量值的平均值作为该管道试件46的咬痕宽度测量值；其次，取多个管道试件46咬痕宽度测量值的平均值作为管道试件46在该力下的咬入宽度测量值；S2.2.4，首先，将管道试件46在每个咬入力下的咬入宽度测量值代入管卡锁紧机构咬入宽度计算公式，求得每个咬入力时的齿间距系数，取多个咬入力下的齿间距系数的平均值，即为该齿形该齿间距板牙的齿间距系数； 其中，b为咬入宽度，c为齿间距系数，F为单个齿的咬入力，α为齿顶角的前角，β为齿顶角的后角，L为齿的周向长度，σs为管道的屈服强度；S2.3，锁紧机构所需轴向顶进力计算；锁紧机构所需的端部顶进力满足下式： 其中，n为锁紧机构内板牙的片数，N为每片内板牙对管道的压力，θ为板牙楔形角，f1为内、外板牙间摩擦系数，f2为外板牙与壳体间摩擦系数；S2.4.确定顶进螺栓型号；首先，根据顶进螺栓抗拉承载力原则，即为了使修复管道所能承受的抗拉承载力不小于完好管道的抗拉承载力，顶进螺栓完成预紧后剩余的抗拉承载力应大于完好管道抗拉强度，因此在进行顶进螺栓优化时，应保证螺栓抗拉承载力大于完好管道的轴向抗拉承载力与锁紧机构端部顶进力之和，计算单个螺栓抗拉承载力，根据螺栓材料确定螺栓型号；其中，螺栓所需的有效面积为： 其中，T为完好管道的轴向抗拉承载力，Q为锁紧机构所需的端部顶进力，l为管卡每端的顶进螺栓个数，σ′为螺栓材料的抗拉强度。

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