在本論文對(duì)法蘭接頭的研究中，把法蘭接頭各元件看成一個(gè)系統(tǒng)，研究其中各元件之間的相互作用，并考慮墊片的非線性，建立了法蘭接頭的參數(shù)化三維有限元模型。通過(guò)計(jì)算得到了接頭整體及各元件的變形和應(yīng)力分布情況。研究了幾何尺寸、預(yù)緊和加壓等參數(shù)對(duì)法蘭接頭系統(tǒng)整體性和緊密性的影響，為找出更加理性化的法蘭設(shè)計(jì)提供參考。 對(duì)典型的標(biāo)準(zhǔn)高頸設(shè)備法蘭接頭的分析得出了下列比較重要的結(jié)論：給法蘭接頭施加螺栓預(yù)緊載荷時(shí)，法蘭環(huán)對(duì)墊片的壓緊并不均勻，而是內(nèi)松外緊；承受內(nèi)壓載荷時(shí)，法蘭環(huán)有從內(nèi)向外的張開(kāi)趨勢(shì)，墊片的壓緊更不均勻。在封頭邊緣處和頸錐處存在幾何不連續(xù)引起的較高邊緣應(yīng)力，使得這些部位強(qiáng)度較差。螺栓不僅受到軸向拉力，還受到彎曲力矩的作用。由于法蘭環(huán)的偏轉(zhuǎn)造成墊片壓緊壓力的不均勻分布，隨著內(nèi)壓的不斷增加，墊片沿徑向從內(nèi)到外殘余壓緊壓力都在不斷降低。當(dāng)墊片上某點(diǎn)殘余壓緊壓力低于mp時(shí)，就意味著內(nèi)壓介質(zhì)已侵入至該點(diǎn)處。由于墊片殘余壓緊壓力內(nèi)側(cè)比外側(cè)減小得更快，導(dǎo)致內(nèi)壓增加時(shí)，墊片上殘余壓緊壓力大于mp的環(huán)狀密封帶區(qū)域的寬度由內(nèi)向外不斷變窄。當(dāng)內(nèi)壓介質(zhì)到達(dá)墊片外側(cè)時(shí)，密封失效。發(fā)生泄漏。本論文還研究了螺栓、墊片和... 

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【部分圖文】：

墊片材料應(yīng)力應(yīng)變曲線

3.2法蘭接頭系統(tǒng)有限元分析結(jié)果3.2.1法蘭接頭系統(tǒng)應(yīng)力強(qiáng)度分布圖3一1是法蘭接頭在螺栓預(yù)緊至37445N后的應(yīng)力強(qiáng)度分布情況。圖3一2是法蘭接頭在螺栓預(yù)緊至37445N時(shí)施加內(nèi)壓為4淤a后的應(yīng)力強(qiáng)度分布情況。對(duì)比圖3一1和圖3一2可以看到，法蘭接頭在預(yù)緊后和施加內(nèi)壓為4淤a后，應(yīng)力強(qiáng)度的分布趨勢(shì)基本一致，但是在施加內(nèi)壓后法蘭接頭同一部位的應(yīng)力強(qiáng)度數(shù)值增大，法蘭接頭的變形變大。圖3一2中處于封頭邊緣處的點(diǎn)P是接頭系統(tǒng)中應(yīng)力強(qiáng)度最大的地方，該點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度值為259淤a。這是由于此點(diǎn)是封頭與法蘭環(huán)的連接處，應(yīng)力是由幾何不連續(xù)造成的邊緣應(yīng)力，其影響范圍不太大。在法蘭接頭系統(tǒng)中法蘭環(huán)頸錐處由于幾何形狀不連續(xù)造成了邊緣應(yīng)力，使得此處也有相當(dāng)?shù)膽?yīng)力強(qiáng)度

北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文力，使得此處的Y方向應(yīng)力最大。該處的Y方向應(yīng)力值為194珊a。在圖3一2中所示的封頭邊緣處的點(diǎn)P，由于幾何形狀不連續(xù)造成了邊緣應(yīng)力，使得此處的Y方向應(yīng)力也比較大。該處的Y方向應(yīng)力值為1能淤a。在上法蘭環(huán)中Y方向應(yīng)力沿軸向分布變化很明顯，這是由于法蘭接頭受到了螺栓Z方向壓緊壓力非軸對(duì)稱(chēng)分布的影響。在上法蘭環(huán)中Y方向應(yīng)力分布和在下法蘭環(huán)中Y方向應(yīng)力分布基本對(duì)稱(chēng)。3.3法蘭接頭系統(tǒng)中螺栓的有限元分析結(jié)果高頸法蘭接頭系統(tǒng)中的螺栓在螺栓預(yù)緊至37445N時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度分布如圖3一6所示。高頸法蘭接頭系統(tǒng)中的螺栓在螺栓預(yù)緊至37445N時(shí)施加內(nèi)壓為4淤a后的應(yīng)力強(qiáng)度和各個(gè)應(yīng)力分量的分布結(jié)果如圖3-7—圖3一10所示。圖3一6法蘭接頭預(yù)緊后螺栓應(yīng)力強(qiáng)度分布圖


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