螺栓法蘭連接是石油和化工設(shè)備管道中最主要的連接形式，而墊片在法蘭連接中起著重要作用。墊片在實際工作狀態(tài)下所受的應(yīng)力大小及分布趨勢影響著墊片的性能，而墊片性能的好壞決定著密封的性能。因此，研究密封墊片在工作狀態(tài)下的應(yīng)力大小、應(yīng)力分布以及影響因素將對密封墊片的使用以及法蘭接頭泄漏的防治非常有益。本文考慮墊片工作的真實情況，將法蘭接頭各元件看成一個系統(tǒng)，研究各元件之間的相互作用，以ASME B16.5的NPS4 Class150標(biāo)準(zhǔn)法蘭為例，建立了參數(shù)化三維有限元模型，模擬墊片材料的非線性行為，采用預(yù)緊單元模擬螺栓的預(yù)緊作用，進(jìn)行了數(shù)值計算與分析。首先研究僅在預(yù)緊作用下和逐漸施加內(nèi)壓載荷對墊片應(yīng)力的影響。研究表明，墊片應(yīng)力隨預(yù)緊力的增加而增加；隨著內(nèi)壓的升高，墊片應(yīng)力沿徑向周向分布趨于不均勻，螺栓具有不容忽視的彎曲應(yīng)力：其次，考慮外彎矩對墊片應(yīng)力的影響，并將外彎矩轉(zhuǎn)化為沿接管圓周呈余弦分布的當(dāng)量應(yīng)力，分析其對墊片應(yīng)力的影響。計算結(jié)果表明，法蘭受拉側(cè)的墊片應(yīng)力明顯低于法蘭受壓側(cè)墊片應(yīng)力，且受拉側(cè)墊片應(yīng)力隨外彎矩的增加而急劇降低，故以該側(cè)墊片應(yīng)力評價接頭的密封性較合理；將本文外彎矩作用下法蘭接頭... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 法蘭接頭研究的歷史和現(xiàn)狀
    1.3 基于緊密度的密封墊片特性的研究現(xiàn)狀
    1.4 基于緊密度的法蘭接頭設(shè)計新方法
    1.5 基于緊密度的墊片設(shè)計步驟
    1.6 本文的研究內(nèi)容
    1.7 本章小節(jié)
第二章 基于墊片緊密性能的連接系統(tǒng)的研究
    2.1 螺栓法蘭連接的變形協(xié)調(diào)分析
    2.2 非金屬密封墊片的性能
    2.3 墊片的密封機(jī)理
    2.4 規(guī)范墊片系數(shù)
    2.5 影響系統(tǒng)泄露的因素
    2.6 本章小節(jié)
第三章 墊片非線性性能的有限元模型
    3.1 有限單元簡介
    3.2 墊片問題的有限元方程
    3.3 分析軟件的選用
    3.4 法蘭接頭有限元模型的建立
    3.5 本章小節(jié)
第四章 內(nèi)壓對墊片應(yīng)力場分布的影響
    4.1 法蘭接頭和螺栓的應(yīng)力結(jié)果
    4.2 預(yù)緊力對墊片應(yīng)力的影響
    4.3 內(nèi)壓對墊片應(yīng)力場分布的影響
    4.4 本章小節(jié)
第五章 外彎距墊片應(yīng)力場分布的影響
    5.1 國內(nèi)外對此問題的研究現(xiàn)狀
    5.2 美國壓力容器委員會(PVRC)的外彎矩實驗
    5.3 外彎矩下墊片應(yīng)力的數(shù)值模擬
    5.4 墊片應(yīng)力有限元結(jié)果與實驗值的比較
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 本文進(jìn)一步研究方向
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無石棉墊片材料的高溫時效性能研究進(jìn)展[J]. 謝蘇江,蔡仁良.  石油化工設(shè)備技術(shù). 2005(01)
[2]纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的蠕變力學(xué)研究進(jìn)展[J]. 朱迅,王明寅,王榮國,劉文博.  纖維復(fù)合材料. 2004(03)
[3]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)
[4]無石棉墊片材料基本性能的研究進(jìn)展[J]. 謝蘇江,蔡仁良.  化工設(shè)備與防腐蝕. 2003(06)
[5]國內(nèi)外墊片材質(zhì)比較[J]. 王辛舉.  化工新型材料. 2002(03)
[6]非石棉密封墊片的性能及應(yīng)用[J]. 顧伯勤.  化工設(shè)備與管道. 2002(01)
[7]不同狀態(tài)下非線性行為墊片密封性能的試驗研究[J]. 安源勝,蔡仁良.  壓力容器. 2000(02)
[8]螺栓法蘭連接系統(tǒng)泄漏率計算[J]. 顧伯勤.  石油化工設(shè)備. 1999(03)
[9]高溫工況下管法蘭接頭的密封失效及防止措施[J]. 張彥天.  化工設(shè)計. 1998(06)
[10]密封墊片綜合性能試驗裝置微機(jī)檢測控制系統(tǒng)的研制 Ⅰ.微機(jī)檢測控制系統(tǒng)硬件設(shè)計[J]. 胡平,強(qiáng)萍.  化工機(jī)械. 1997(05)



本文編號：3193816