本文關(guān)鍵詞：熱機(jī)載荷下螺栓法蘭連接系統(tǒng)的安全評(píng)估

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【摘要】：由于可重復(fù)拆卸、易安裝、成本低廉的特性,螺栓法蘭連接系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、電力、航空航天等領(lǐng)域。本文從法蘭應(yīng)力、墊片應(yīng)力、螺栓線膨脹系數(shù)影響下的螺紋安定性三方面進(jìn)行分析�；谟邢拊治龇椒�,分析穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與瞬態(tài)溫度場(chǎng),得出位置點(diǎn)處的溫度,進(jìn)一步得到位置點(diǎn)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間。在升溫方式2(內(nèi)壁溫度逐漸升至目標(biāo)溫度)中溫度穩(wěn)定時(shí)間與升溫時(shí)間之間的關(guān)系是線性的,為1T?0.89T?3.996,其中T1為溫度穩(wěn)定時(shí)間,T為升溫時(shí)間。根據(jù)溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力場(chǎng),可知瞬態(tài)溫度場(chǎng)下的升溫方式3為合理的升溫方式。分析多種升溫區(qū)間下的應(yīng)力場(chǎng),采用tresca屈服準(zhǔn)則,得到該升溫區(qū)間的最短升溫時(shí)間。進(jìn)一步確定保溫時(shí)間,將多種升溫方式進(jìn)行組合,得出升溫總時(shí)間,升溫總時(shí)間最短且應(yīng)力波動(dòng)較小的即為較優(yōu)升溫方式。本文中螺栓法蘭結(jié)構(gòu)的較優(yōu)升溫方式為0~150~300~400℃,具體升溫方式為內(nèi)壁升溫至150℃,保溫1200s,內(nèi)壁在1300s的時(shí)間內(nèi)從150℃升溫至300℃,保溫1200s,在1700s中升溫至400℃,總升溫時(shí)間為1.5h。分析螺栓法蘭材料、墊片壓縮回彈特性、墊片內(nèi)外徑因素對(duì)墊片應(yīng)力的影響。根據(jù)分析結(jié)果可知螺栓、法蘭、螺母的彈性模量與泊松比的變化對(duì)墊片應(yīng)力影響很小。墊片壓縮回彈特性曲線越靠左越硬,墊片的內(nèi)外徑應(yīng)力差值越大,墊片越靠右越軟,墊片內(nèi)外徑應(yīng)力差值越小。三種回彈特性曲線下的墊片平均應(yīng)力值均為55MPa,與墊片的壓縮回彈特性無關(guān)。本文結(jié)構(gòu)中墊片寬度超過59mm時(shí),墊片上的應(yīng)力不再減小,且墊片平均應(yīng)力與墊片寬度成反比。使用Abdalla計(jì)算方法,改變螺栓線膨脹系數(shù)得出循環(huán)熱機(jī)載荷下螺栓上的彈性安定載荷。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知內(nèi)壓對(duì)螺栓法蘭彈性安定極限沒有影響,當(dāng)螺栓與法蘭的線膨脹系數(shù)接近時(shí),對(duì)保證螺紋處的彈性安定有利。
【關(guān)鍵詞】：墊片 溫度 螺栓 法蘭
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH131.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 法蘭變形11-14
• 1.2 墊片密封性能14-15
• 1.3 研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 螺栓法蘭強(qiáng)度分析16-18
• 1.3.2 螺栓法蘭密封性分析18-20
• 1.4 研究方法20-21
• 1.4.1 有限元分析方法20
• 1.4.2 熱結(jié)構(gòu)耦合方法20-21
• 1.5 研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 有限元建模及可靠性驗(yàn)證23-39
• 2.1 螺栓法蘭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析模型23-30
• 2.1.1 幾何結(jié)構(gòu)23
• 2.1.2 材料屬性23-26
• 2.1.3 有限元模型26-27
• 2.1.4 載荷、邊界及接觸對(duì)27-30
• 2.2 螺栓法蘭系統(tǒng)溫度場(chǎng)模型30-32
• 2.2.1 熱分析基本理論30-31
• 2.2.2 材料參數(shù)選擇31
• 2.2.3 有限元模型31
• 2.2.4 邊界條件及接觸設(shè)置31-32
• 2.3 有限元軟件的可靠性32-35
• 2.3.1 abaqus計(jì)算溫度場(chǎng)的可靠性32-34
• 2.3.2 abaqus計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)的可靠性34-35
• 2.4 螺栓法蘭系統(tǒng)強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-39
• 第3章 升溫時(shí)間對(duì)法蘭應(yīng)力的影響39-57
• 3.1 溫度場(chǎng)39-48
• 3.1.1 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)39-40
• 3.1.2 瞬態(tài)溫度場(chǎng)40-48
• 3.2 溫度場(chǎng)對(duì)螺栓法蘭系統(tǒng)應(yīng)力的影響48-52
• 3.2.1 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)下螺栓法蘭系統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)48
• 3.2.2 升溫方式1下螺栓法蘭系統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)48-49
• 3.2.3 升溫方式2下螺栓法蘭系統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)49-50
• 3.2.4 升溫方式3下螺栓法蘭系統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)50-52
• 3.2.5 三種升溫方式的比較與結(jié)論52
• 3.3 工程推薦升溫過程的選取52-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第4章 材料參數(shù)與墊片尺寸對(duì)墊片應(yīng)力的影響57-69
• 4.1 螺栓法蘭系統(tǒng)材料參數(shù)對(duì)密封性能的影響57-63
• 4.1.1 彈性模量與泊松比對(duì)密封性能的影響57-60
• 4.1.2 墊片壓縮回彈特性曲線對(duì)密封性能的影響60-63
• 4.2 墊片內(nèi)外徑尺寸對(duì)密封性能的影響63-65
• 4.3 PVRC法驗(yàn)證螺栓法蘭結(jié)構(gòu)緊密性65-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 螺栓線膨脹系數(shù)對(duì)螺紋安定載荷的影響69-77
• 5.1 安定極限計(jì)算方法69-71
• 5.2 螺栓熱應(yīng)力71-73
• 5.3 載荷加載方式73-74
• 5.4 安定分析模型74-75
• 5.5 有限元分析結(jié)果75-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)77-78
• 6.3 存在不足與建議78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄1 墊片應(yīng)力提取程序83-84
• 附錄1.a墊片無回彈特性時(shí)應(yīng)力提取程序83
• 附錄1.b墊片有回彈特性時(shí)應(yīng)力提取程序83-84
• 附錄2 安定性計(jì)算后處理程序84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表學(xué)術(shù)論文87-88
• 致謝88

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