發(fā)布時(shí)間：2021-11-17 12:13

　　法蘭連接廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備和管道,多種極端復(fù)雜且相繼變化的工況共同作用對其強(qiáng)度和密封性提出愈加苛刻的要求。本文以帶柔性石墨纏繞墊的法蘭連接結(jié)構(gòu)為研究對象,利用有限元軟件ANSYS中的APDL建立其全周期的三維有限元模型,并考慮墊片非線性壓縮回彈特性和螺栓組之間的彈性交互作用,采用熱-結(jié)構(gòu)間接耦合法對法蘭連接從安裝到運(yùn)行維護(hù)全過程的各種工況進(jìn)行模擬,得到預(yù)緊、加壓、升溫、蠕變、緊急停車后開車及附加載荷的一系列相繼變化的復(fù)雜組合工況下法蘭連接的位移和應(yīng)力的分布變化規(guī)律,并分析不同載荷組合對法蘭連接的強(qiáng)度和密封的影響。法蘭連接整體應(yīng)力在載荷不斷變化過程中沿周向分布不均。法蘭的最大應(yīng)力呈正弦變化,受內(nèi)壓影響應(yīng)力小幅降低,在溫度載荷作用應(yīng)力值大幅增加,經(jīng)過10000小時(shí)的蠕變后應(yīng)力減小至最低值,之后隨著工況累積逐漸增加,在第一個(gè)和最后一個(gè)被擰緊的螺栓、上法蘭接管外壁面和上法蘭受拉一側(cè)等位置應(yīng)力最大。螺栓應(yīng)力的整體變化趨勢是先增大后減小,加壓工況達(dá)到最大,每一工況螺栓的最大應(yīng)力均出現(xiàn)在最后被擰緊的螺栓。經(jīng)評定在全過程中法蘭連接的強(qiáng)度未發(fā)生失效,但在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注在第一個(gè)和最后一個(gè)被擰... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ｂｏｌｔｅｄ?ｆｌａｎｇｅ?ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??

第８頁?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??第２章預(yù)緊和加壓工況法蘭連接的強(qiáng)度和密封分析??２．１螺栓組彈性交互作用簡介??法蘭連接是通過擰緊一組螺栓進(jìn)行安裝的，每一個(gè)被擰緊的螺栓都會(huì)產(chǎn)生一定的伸??長量，但隨著其他螺栓依次被擰緊時(shí)，載荷在被擰緊的螺栓之間重新分配，使得之前被??擰緊的螺栓的緊固程度會(huì)發(fā)生一定程度的變化，一般是初始螺栓的緊固程度有所放松，??當(dāng)所有的螺栓都被擰緊后，各個(gè)螺栓的張力變得不再均勻，這種在結(jié)構(gòu)上螺栓與螺栓之??間的相互作用稱為彈性交互作用［４２］，具體如圖２．１所示。??（Ｗ?＾?Ｔ：＾?（Ｗｉ??法蘭??塾片、??????￡?????—???ｓ＿??＿丨＿圖丨??？＇?？?？?■？?ｗ？?—?ｍ?■ｍｍｍｍ?？?ｍｔｍｒｎ＊〇?Ｍｎｉｍｒ．？：??、．?ｔｍｍｍ．?－ｍｍｍ?＿＿?？?ｉ?■■■＿＿■????＾?ｆｃ?—？??（ａ）未擰緊?（ｂ）擰緊螺栓１??（ａ）?Ｎｏｔ?ｔｉｇｈｔｅｎｅｄ?（ｂ）?Ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ?ｂｏｌｔ?１??蠶聲丨眞—．．．．?Ｍ，?Ｍ?ｍ??」?＾２．．．．．．．．．．…．．．???Ｆｊｊ－ｅ?Ｆ?ｃ??嫌備備，一？一？．一－二＿齡？．一??（Ｃ）擰緊螺栓２?（ｄ）擰緊螺栓３??（ｃ）?Ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ?ｂｏｌｔ?２?（ｄ）?Ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ?ｂｏｌｔ?３??圖２．１螺栓組彈性交互作用??Ｆｉｇ．?２．１?Ｅｌａｓｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｌｔｓ??在任何給定的不同擰緊順序下會(huì)產(chǎn)生不同的最終載荷，且彈性交互作用比較復(fù)雜，??彈性交互作用的大小與螺栓組

華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第９頁???????？６４????ｍ??／Ｗ＂??士ｙ＾?．?｜?ｋ＼ＴＣ?Ｉ??＾?！?ｆ?＇??ｅｍ?ａｏ．５｜???？ｉｊ?????＾????圖２．２上法蘭結(jié)構(gòu)尺寸（ｍｍ）??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｐｅｒ?ｆｌａｎｇｅ?（ｍｍ）??？?＼／???ｓｍ???３＾１???．?絕????ａ－ａａ?｜??幽?１?ｍ＾＼??§?ｉｔ／７ｋ?４＾?＾＇??！?Ｓ，??圖２．３下法蘭結(jié)構(gòu)尺寸（ｍｍ）??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌｏｗｅｒ?ｆｌａｎｇｅ?（ｍｍ）??表２．１法蘭材料（２．２５ＣｒｌＭｏ）性能參數(shù)??Ｔａｂｌｅ?２．１?Ｍａｔｅｒｉａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｆｌａｎｇｅｓ?（２．２５Ｃｒｌ?Ｍｏ）??溫度（Ｖ）?２５?１００?２００?３００?４００?５００??彈性模量?Ｅｘｌ〇５?（ＭＰａ）?２．１８?２．１３?２．０６?１．９９?１．９１?１．８１??泊松比?Ｈ?０．２９?０．２９?０．２９３?０．２９７?０．３０１?０．３０６??熱傳導(dǎo)系數(shù)（Ｗ／ｍ?■?Ｋ）?３６．２?３６．８?３７．２?３６．６?３５．５?３３．７??線膨脹系數(shù)ａ?（ｌ〇－６／Ｋ）?１１．５?１２．０?１２．７?１３．２?１３．８?１４．３??比熱?ＣＰ，Ｊ／（ｋｇ?？?Ｋ）?４８６?４８６?５９０?６０７?６５７?７１２??密度?ｐ［Ｋｇ／ｍ２、?７８５０?７８５

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]功能安全在石油化工中的重要性及應(yīng)用分析[J]. 劉靜波.  自動(dòng)化博覽. 2019(02)
[2]基于金屬與金屬接觸型螺栓法蘭接頭的墊片應(yīng)力分析[J]. 陳圓,關(guān)凱書,馬凱,章蘭珠,徐嚴(yán)言.  壓力容器. 2015(05)
[3]法蘭聯(lián)接強(qiáng)度和密封性能的有限元分析[J]. 張斯亮,楊宇峰,王峰,張宇,李秉旭,張瑞杰.  當(dāng)代化工. 2013(10)
[4]順次及交叉加載方案下螺栓彈性交互作用規(guī)律[J]. 喻健良,閆興清,劉明,伊軍.  壓力容器. 2011(10)
[5]高壓容器封頭螺柱預(yù)緊過程中的彈性相關(guān)性[J]. 謝林君,任欣,周深彪,于改革.  動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2010(09)
[6]在穩(wěn)態(tài)溫度場中法蘭接頭的三維有限元分析[J]. 王俊和,蔡仁良,鐘偉明.  壓力容器. 2005(10)
[7]承受外彎矩作用的法蘭接頭緊密性研究[J]. 孫世鋒,蔡仁良.  機(jī)械工程師. 2004(03)
[8]基于蠕變的高溫法蘭連接系統(tǒng)壽命預(yù)測方法[J]. 陸曉峰,顧伯勤.  南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2002(04)
[9]外載荷下螺栓法蘭接頭的研究進(jìn)展[J]. 孫世鋒,蔡仁良.  壓力容器. 2002(06)
[10]高溫高壓設(shè)備瞬態(tài)密封分析的三維力學(xué)與傳熱學(xué)模型[J]. 戴俊鴻,閻國超,周正泓,張承峰,郭其新.  化工機(jī)械. 1996(01)

碩士論文
[1]考慮蠕變效應(yīng)的約束鋼梁抗火性能研究[D]. 何平召.重慶大學(xué) 2015
[2]石化極端工況下法蘭連接的可靠性研究[D]. 張巖.華東理工大學(xué) 2015
[3]高溫下承受外彎矩的法蘭接頭完整性分析[D]. 盛濤濤.華東理工大學(xué) 2014
[4]高溫組合法蘭的完整性和緊密性有限元分析[D]. 劉超.華東理工大學(xué) 2014
[5]基于蠕變的高溫法蘭強(qiáng)度與密封分析[D]. 盧均臣.華東理工大學(xué) 2012



本文編號：3500890