【摘要】：大量試驗研究結(jié)果表明,法蘭連接系統(tǒng)失效主要是密封失效,而強(qiáng)度失效只占少數(shù),一旦發(fā)生失效將會對環(huán)境、人員以及經(jīng)濟(jì)造成極大影響。而保證法蘭接頭不發(fā)生密封失效的重要因素之一就是給螺栓施加合適的預(yù)緊力,目前對于螺栓預(yù)緊力計算方法即法蘭設(shè)計方法主要是Taylor-Waters法(以下簡稱Waters法),該法使用歷史較長,設(shè)計經(jīng)驗豐富,工程應(yīng)用廣泛;而對于歐盟計算方法EN13445-3附錄G法蘭設(shè)計的另一方法(以下簡稱EN法)使用較少,但該法在計算時對強(qiáng)度及密封性考慮的更加全面,因此本文對這兩種計算方法進(jìn)行深入的對比研究。本文通過理論介紹、算例計算以及有限元分析對EN法與Waters法進(jìn)行對比分析,同時分析了法蘭公稱直徑、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度以及墊片種類等參數(shù)對兩種計算方法預(yù)緊力結(jié)果的影響規(guī)律。對EN法與Waters法的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)闡述,對兩種方法的計算過程作了詳細(xì)介紹,對比發(fā)現(xiàn)EN法在計算過程中對法蘭接頭強(qiáng)度以及密封性方面考慮的更加全面。采用Visual Studio 2012中VB.NET編程工具編寫了法蘭設(shè)計及螺栓預(yù)緊力計算軟件。該軟件集EN法、Waters法等法蘭設(shè)計方法以及ASME PCC-1螺栓安裝載荷確定方法于一體。對標(biāo)準(zhǔn)法蘭和非標(biāo)法蘭均可進(jìn)行EN法和Waters法的計算,同時能給出螺栓預(yù)緊力推薦范圍、對法蘭各部件進(jìn)行強(qiáng)度校核、自動生成結(jié)果報告等。通過已編寫的計算軟件分別運用EN法與Waters法對標(biāo)準(zhǔn)甲型平焊法蘭、標(biāo)準(zhǔn)乙型平焊法蘭和標(biāo)準(zhǔn)長頸對焊法蘭進(jìn)行算例計算,對比兩種計算方法預(yù)緊力計算結(jié)果的差異,同時分析了法蘭公稱直徑、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度以及墊片種類等參數(shù)對兩種計算方法預(yù)緊力結(jié)果的影響規(guī)律。結(jié)果表明,EN法螺栓預(yù)緊力整體小于Waters法螺栓預(yù)緊力,且螺栓預(yù)緊力均隨著法蘭公稱直徑、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度的升高而增大。將EN法與Waters法螺栓預(yù)緊力計算結(jié)果作為初始螺栓預(yù)緊力進(jìn)行有限元模擬,分析法蘭系統(tǒng)的應(yīng)力分布以及法蘭偏轉(zhuǎn)程度,并對其進(jìn)行校核,研究這兩種計算方法在指導(dǎo)法蘭接頭螺栓安裝時,法蘭強(qiáng)度以及密封性的可靠程度和方法的可行性。結(jié)果表明EN法預(yù)緊力能保證法蘭接頭強(qiáng)度、剛度及密封性;Waters法預(yù)緊力雖能保證法蘭接頭的強(qiáng)度和剛度,但存在壓潰墊片即泄漏的可能性。依據(jù)應(yīng)力分類設(shè)計評定準(zhǔn)則、ASME對法蘭偏轉(zhuǎn)角的限定要求、EN13445附錄G中所規(guī)定的的保證密封所需最小墊片壓應(yīng)力Q_(0,min)以及保證墊片不被壓潰的最大壓應(yīng)力Q_(max)作為限制條件進(jìn)行螺栓預(yù)緊力優(yōu)化。確定公稱直徑為1200mm標(biāo)準(zhǔn)帶頸對焊法蘭在設(shè)計壓力3.4MPa、設(shè)計溫度300℃工況下滿足法蘭強(qiáng)度、剛度以及密封性的螺栓預(yù)緊力范圍為27.43%~44.17%σ_S(σ_S為螺栓材料常溫下的屈服強(qiáng)度)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH131
【圖文】：

碩士學(xué)位論文是一款基于 Visual Studio 和 ACCESS 數(shù)據(jù)庫的計算螺栓預(yù)核的軟件。Visual Studio 是一款世界主流的編程開發(fā)軟件ET、C++、C#、C、Python、HTLM、JSP、PHP 等多種編的運行庫。本文使用 Visual Studio 平臺中經(jīng)典 VB.NET 編螺栓預(yù)緊力計算軟件。將標(biāo)準(zhǔn)法蘭、螺栓及墊片的尺寸和規(guī)格建立成 ACCESS 力容器法蘭、標(biāo)準(zhǔn)管法蘭進(jìn)行計算時提供了極大的便利；時，用戶需要手動輸入各部件尺寸進(jìn)行計算。系統(tǒng)界面過快捷方式啟動后的系統(tǒng)界面如圖 2.1。

13圖 2.2 軟件運行界面EN 計算方法界面擇 EN13445 計算方法程序運行界面如圖 2.3，該方法依據(jù) EN13445 附錄 G工況下的壓力容器法蘭以及管法蘭均可進(jìn)行計算，并能給出螺栓預(yù)緊力（0, 0,max~B req BF F ）以及法蘭接頭強(qiáng)度校核結(jié)果。

圖 2.3 EN 法計算界面據(jù)輸入完成后，可點擊計算按鈕，彈出計算結(jié)果界面如圖 2.4。圖 2.4 EN 法計算結(jié)果算完成后，可點擊工具欄中保存按鈕完成對計算文件的保存，方便修改或計算。保存完畢，點擊工具欄形成計算書，自動生成 word方面直觀的觀察各數(shù)據(jù)結(jié)果。如圖 2.5。

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本文編號：2799394