本論文以U形管換熱器法蘭夾管板接頭為研究對象,考慮墊片材料壓縮的非線性特性和壓縮-回彈時的時滯效應,將法蘭接頭各元件看成一個系統(tǒng),研究各元件的相互作用,建立了管板-法蘭-墊片-螺栓連接系統(tǒng)的非線性三維有限元分析模型。通過計算得到了接頭整體和各元件的變形和應力分布情況。研究了墊片的時滯效應、管殼程不同的壓力以及法蘭接頭的部分參數(shù)變化對法蘭接頭強度和密封性能的影響。在上述有限元分析模型中,帶孔管板根據(jù)ASME規(guī)范簡化為無孔等效板。把有限元分析得到的管板應力分布與GB151設計規(guī)范進行對比,結果表明,管板上的最大應力是位于管板中心上下表面處的徑向應力,而且有限元結果和規(guī)范結果吻合的很好,誤差不超過8%�？紤]墊片時滯效應的分析結果表明,墊片的時滯效應對法蘭接頭的密封性能有著非常重要的影響。墊片在預緊和受內壓作用時,其上的壓緊應力在周向和徑向的分布都不均勻。當管程壓力大于殼程壓力時,管程墊片內側的殘余壓緊應力急劇降低,導致介質滲入密封界面,降低接頭的緊密性;而殼程墊片內側殘余應力升高,外側殘余應力急劇降低。螺栓預緊力的大小對墊片壓緊應力的大小及分布有重要影響。螺栓在預緊時不但受拉伸,而且受彎曲;... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

法蘭接頭的實體模型圖2一4三維有限元模型

中進行變形的積分。該單元不考慮墊片表面的剪應力以及法蘭與墊片之間的摩擦力，只考慮墊片厚度方向的應力和變形。由于它能夠模擬墊片的非線性行為，因而它與其他接觸單元比較，墊片應力的解更加精確。其有限元模型如圖2一6所示。圖2一6墊片的有限元模型2..24材料特性法蘭接頭中各元件的材料可分為線彈性和非線彈性兩種。兩個密封墊片材料都是具有非線性性質和時滯效應的材料，如圖2一1所示。其余各接頭元件都假設為線彈性材料，它們的主要材料特性數(shù)據(jù)見表2一1。所用墊片的墊片系數(shù)=m2。

北京化工大學碩士學位論文圖3碑管板的徑向應力云圖圖3一管板的周向應力云圖圖3一管板的軸向應力云圖圖3一7管板的應力強度云圖由圖3一7可見，管板中的應力強度分布的特點如下:()l中央開孔區(qū)等效板上沿厚度路徑的“膜+彎”應力強度在管板中心處最大;(2)管板的應力強度在中央開孔區(qū)與環(huán)形無孔區(qū)分界處的分布不連續(xù)，數(shù)值有突變。由于在實際管板結構中并不存在材料性質的突變，因而也不會有應力強度的突變，在分界處附近只是存在應力梯度較大的應力強度分布。注意，上面對中央開孔區(qū)應力分布的討論是基于等效板為調整了材料彈性常數(shù)的無孔實心板這一假設，從而導致開孔區(qū)內的計算應力是按實心板的應力計算出來。而實際上由于存在大量開孔，開孔區(qū)的真實應力分布要復雜得多。由于在每個開孔處都有應力集中的現(xiàn)象，因此用實?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3592246