承受外彎矩作用的法蘭接頭有限元分析

主要研究了鋼管結(jié)構(gòu)中剛性法蘭連接在彎矩作用下的受力性能,應(yīng)用大型有限元軟件ansys對(duì)剛性法蘭盤在彎矩作用下的受力特點(diǎn)進(jìn)行有限元分析,并將有限元計(jì)算結(jié)果與dl/t5154—2002《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》、dl/t5130—2001《架空送電線路鋼管桿設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,為這2個(gè)規(guī)定中"剛性法蘭節(jié)點(diǎn)連接"章節(jié)的修編提供參考依據(jù)。

基于法蘭接頭的三維有限元分析,并考慮墊片的非線性特性,采用fea分析方法得到了墊片應(yīng)力分布的準(zhǔn)確解;計(jì)算了螺栓彎曲應(yīng)力并考慮了墊片應(yīng)力的分布與接頭緊密度之間的關(guān)系。將fea方法所得到的墊片應(yīng)力與payney方法、asme規(guī)范方法計(jì)算結(jié)果做了比較,結(jié)果表明,采用fea分析方法將法蘭、墊片、螺栓作為一個(gè)整體進(jìn)行分析,考慮了法蘭變形、墊片的非線性特性以及螺栓彎曲應(yīng)力對(duì)墊片應(yīng)力分布的影響,更加符合墊片的真實(shí)壓縮變形和密封行為。

針對(duì)深水立管法蘭式接頭,提出一種確定螺栓預(yù)緊力的方法,并采用有限元法對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度分析?？紤]到接頭的幾何不對(duì)稱性,采用三維整體建模,通過ansys軟件的預(yù)緊單元模擬螺栓的預(yù)緊行為,使用接觸單元模擬各部件之間的相互作用。按照api規(guī)范對(duì)接頭的等效膜應(yīng)力、等效彎曲應(yīng)力與許用應(yīng)力進(jìn)行校核。在接頭整體分析的基礎(chǔ)上,建立螺紋的二維軸對(duì)稱模型,進(jìn)行局部應(yīng)力分析。計(jì)算中使用參數(shù)建模法,法蘭接頭、螺紋的幾何尺寸、材料性質(zhì)和載荷等均可方便地更改。

建立了螺栓法蘭聯(lián)接的三維力學(xué)及傳熱學(xué)模型,在考慮墊片非線性和接觸問題的基礎(chǔ)上,研究了法蘭的瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布以及溫度場(chǎng)的變化對(duì)墊片和螺栓載荷的影響。研究表明由于瞬態(tài)溫度場(chǎng)的影響,螺栓載荷變化滯后于墊片載荷的變化并且滯后程度隨著內(nèi)壁溫度的升高而增加;墊片外側(cè)載荷呈先升后降的規(guī)律。

以abaqus軟件為求解器,開發(fā)了針對(duì)深水鉆井隔水管法蘭式接頭的有限元分析專用程序。該程序利用abaqus命令流建立法蘭接頭的有限元模型,采用python語言實(shí)現(xiàn)其建模和求解過程的參數(shù)化,再通過visualbasic環(huán)境設(shè)計(jì)用戶界面。cameron公司某等級(jí)rf型鉆井隔水管分析實(shí)例表明,其螺栓最大等效應(yīng)力發(fā)生在螺栓肩部,與實(shí)際情況吻合。說明程序具有較好的實(shí)用性,可為深水鉆井隔水管法蘭接頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

針對(duì)催化裂化裝置煙氣管道的某些法蘭接頭發(fā)生泄漏失效的現(xiàn)狀,為分析其失效原因,對(duì)煙氣管道與失效的法蘭接頭進(jìn)行了有限元計(jì)算與分析,并提出了改進(jìn)措施。

利用3-d有限元法模擬了法蘭接頭的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布,結(jié)果表明計(jì)算值與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合較好。此外,模擬了操作條件下,墊片因蠕變引起減薄的墊片應(yīng)力分布,并利用墊片應(yīng)力與緊密性參數(shù)之間的關(guān)系,評(píng)價(jià)了墊片應(yīng)力對(duì)法蘭接頭密封性能的影響。

接觸問題是一種典型的邊界條件非線性問題,接觸體的接觸面積和壓力分布隨外載荷變化而變化。在分析接觸問題時(shí),使用abaqus/standard模塊,能正確模擬接觸的過程,判斷接觸狀態(tài)、輸出接觸壓力、接觸面積、能量的變化、局部方向的摩擦剪應(yīng)力和相對(duì)切向滑移。通過對(duì)螺釘連接的法蘭套和支座的接觸分析,得到螺釘、法蘭套和支座變形程度和應(yīng)力大小,以便于正確施加螺釘夾緊力。

法蘭接頭尺寸及螺栓扭矩 高壓法蘭（35-40mpa） 低壓法蘭（3.5-35mpa）

外載荷是影響螺栓法蘭接頭性能的重要因素,本文綜述了國(guó)內(nèi)外對(duì)此的研究情況

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法蘭接頭樣本2015

法蘭連接節(jié)點(diǎn)抗彎承載性能的研究在國(guó)內(nèi)外幾乎是空白,相關(guān)的設(shè)計(jì)方法也不成熟.對(duì)4種形式的法蘭連接節(jié)點(diǎn),采用通用有限元軟件ansys,進(jìn)行了其在彎矩作用下的非線性分析計(jì)算.在整體荷載-位移曲線、變形結(jié)果和應(yīng)變結(jié)果等三方面,計(jì)算結(jié)果均與相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了有限元模型的可靠性.利用此有限元模型,分析了法蘭盤von-mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力的發(fā)展規(guī)律.結(jié)果表明:隨著荷載的增加,法蘭盤表現(xiàn)出了明顯的塑性發(fā)展特征;在進(jìn)行法蘭連接抗彎設(shè)計(jì)時(shí),可以認(rèn)為法蘭盤壓力中心的位置近似恒定.

有限元輔助分析在冠梁彎矩分析中的應(yīng)用——采用有限元輔助計(jì)算方法對(duì)某實(shí)際深基坑工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明在交界位置存在彎矩突變，最后結(jié)合分析結(jié)果進(jìn)行圍護(hù)設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明該方法既可避免大量復(fù)雜的有限元計(jì)算，也可確保工程安全?！　?/p>

設(shè)計(jì)計(jì)算 陜京輸氣管線工程中封堵器三通法蘭的 三維有限元分析 林波，楊新岐 （天津大學(xué)，天津065000） 摘要：利用有限元方法對(duì)陜京輸氣管線φ660封堵器三通開槽法蘭進(jìn)行了三維有限元應(yīng)力分析。 根據(jù)應(yīng)力分類原則結(jié)合第三強(qiáng)度理論對(duì)法蘭局部承載能力進(jìn)行了強(qiáng)度評(píng)定，結(jié)果表明相關(guān)單位的 經(jīng)驗(yàn)尺寸能滿足安全要求。計(jì)算結(jié)果對(duì)進(jìn)行合理管道封堵三通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。 關(guān)鍵詞：三通封堵器開槽法蘭；接觸應(yīng)力；有限元分析 中圖分類號(hào)：te832；o241.82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1001-4837（2004）08-0012-04 3-dfeaanalysisofthetee-branchflangeofthestopperfor shan-jingnaturalgaspipeline linbo，yangxin-qi （ti

目前,風(fēng)力發(fā)電機(jī)各段塔筒多采用進(jìn)口厚型鍛造法蘭連接,其生產(chǎn)加工成本高、周期長(zhǎng)。反向平衡法蘭是一種新型節(jié)點(diǎn),可應(yīng)用于受疲勞荷載作用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒連接;與反向平衡法蘭配套的施工器具—高強(qiáng)螺栓液壓張拉器是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒剛性連接的重要技術(shù)措施。本文利用通用有限元軟件abaqus對(duì)該法蘭的靜力和疲勞性能進(jìn)行彈塑性分析,并分析了高強(qiáng)螺栓液壓張拉器張拉反向平衡法蘭螺栓的過程及螺栓預(yù)拉力損失。結(jié)果表明:反向平衡法蘭受力明確,具有足夠的安全儲(chǔ)備,滿足1000萬次疲勞壽命要求;有限元手段能較好地模擬張拉過程,分析得到的預(yù)拉力損失與試驗(yàn)結(jié)果接近。

本文對(duì)各種圓管結(jié)構(gòu)與壓力容器的螺栓法蘭接頭的計(jì)算方法進(jìn)行了分析,指出了這些方法中所存在的問題。文中推導(dǎo)出一般情況下圓形螺栓法蘭接頭的彈性解,這一解可被應(yīng)用于不同類型的接頭上。利用這一解可以求出管與法蘭之間的相互作用力以及管與法蘭中的最大應(yīng)力。文中以一個(gè)圓管結(jié)構(gòu)中的螺栓法蘭接頭作為實(shí)例進(jìn)行了分析,并與有限單元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。

法蘭接頭三維有限元模型包括法蘭環(huán)、墊片、螺栓、連接殼體和焊縫，考慮了墊片材料受壓時(shí)應(yīng)力應(yīng)變的非線性關(guān)系。模型為參數(shù)化模型，可以方便地更改各參數(shù)的數(shù)值，以便研究法蘭接頭的幾何尺寸、材料性質(zhì)和載荷大小對(duì)法蘭接頭強(qiáng)度與緊密性的影響。研究中考慮了兩個(gè)加載過程：螺栓擰緊過程和施加內(nèi)壓過程。研究可以同時(shí)分析在螺栓擰緊過程和加壓過程中法蘭接頭的整體性以及在加壓過程中的法蘭接頭的密封性能。研究中，法蘭環(huán)的彎曲、螺栓的彎曲和拉伸及墊片壓應(yīng)力的不均勻分布都可以模擬；結(jié)構(gòu)尺寸、材料特性、螺栓擰緊程度和法蘭接頭的內(nèi)壓載荷對(duì)法蘭接頭的影響都可進(jìn)行系統(tǒng)地分析。研究可為法蘭接頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)

采用ansys有限元分析軟件,通過間接求解的方法分析了高溫高壓介質(zhì)進(jìn)入壓力容器法蘭接頭瞬間到壓力容器穩(wěn)定運(yùn)行的過程中,法蘭接頭區(qū)域瞬態(tài)溫度場(chǎng)及瞬態(tài)熱應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況,對(duì)法蘭接頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行了分析計(jì)算,并對(duì)螺柱進(jìn)行了應(yīng)力評(píng)定.評(píng)定結(jié)果表明,從高溫高壓介質(zhì)進(jìn)入壓力容器法蘭接頭瞬間到壓力容器穩(wěn)定運(yùn)行的過程中,螺柱不會(huì)產(chǎn)生屈服.

介紹了制動(dòng)管系法蘭接頭檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),闡述了接頭檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。

介紹了一種新式變速器輸出法蘭的應(yīng)力仿真分析,使用pore軟件進(jìn)行建模,并使用pore自帶的分析功能進(jìn)行應(yīng)力仿真分析,對(duì)零件進(jìn)行強(qiáng)度校核,為零件設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù)。

為確保足夠的連接強(qiáng)度,聯(lián)接入井的特殊螺紋接頭密封面、扭矩臺(tái)肩處的密封副必須保持合理的應(yīng)力水平。文中以某特殊螺紋接頭為例,通過ansys有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了內(nèi)壓、軸向力及復(fù)合載荷等不同載荷作用下油管接頭的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)論表明:內(nèi)壓與軸向拉力復(fù)合作用時(shí),隨著軸向拉力的增大,最大等效應(yīng)力點(diǎn)由密封面逐漸向大端螺紋處轉(zhuǎn)移;復(fù)合載荷作用下,該特殊螺紋接頭兩端仍有較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象,存在應(yīng)力不均問題,應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)螺紋參數(shù)。