题目：可拆卸式形状记忆合金接头的结构优化设计

本文设计了一种可拆卸式形状记忆合金管接头结构，该结构包括三个部件，分别为外螺纹件、内环和螺母。其中外螺纹件和内环所用的材料是形状记忆合金，螺母使用的材料是不锈钢。外螺纹件和内环采用的是直接接触的方式，密封方式为直接接触静密封。本文采用有限元分析的方法，通过建立密封模型，分析在不同结构参数的情况下密封性能的不同。设计变量有外螺纹件的锥角和内环的球头半径，最终目标优化变量为管接头系统的密封性能，间接目标变量为接触面的平均接触应力和密封面宽度，原因是在建立的密封模型中，接触面的平均接触应力和密封面宽度是直接影响密封性能的参数。通过改变不同的设计变量，比较有限元分析的结果，确定最优的结构参数值。

通过有限元分析结果可以看出，当内环球头半径不变、外螺纹件的锥角从20°到28°变化时，接触面上的平均接触应力和密封面宽度都是先增加后减小的。将不同的接触应力和密封面宽度代入建立好的管接头系统密封模型中可以看出，在锥角为24°时，管接头系统的泄漏量最小，即此时密封性能最好。当外螺纹件的锥角不变而内环球头半径从6mm到14mm变化时，接触面上的平均接触应力和密封面宽度也都是先增加后减小的。将不同的接触应力和密封面宽度代入已建立的管接头系统密封模型中可以看出，在内环球头半径为10mm时，管接头系统的泄漏量最小，即此时密封性能最好。根据有限元分析结果可知，在内环球头半径为10mm、外螺纹件的锥角为24°时，管接头系统的密封性能最好。

根据有限元分析得出的外形尺寸，将管接头系统各部件加工并装配，并对装配后的管接头系统进行试验校核，以验证该结构和有限元分析的结果是否合理。经过试验件检查、气压泄漏试验、耐压试验、爆破试验、脉冲试验、弯曲疲劳试验、连接强度试验、重复装配试验等八项试验考核，结果显示该尺寸下密封性能及连接强度等都符合相关要求，证明该结构设计是合理的，而且有限元分析结果是可信的。