金属与金属接触型螺栓法兰接头的计算方法研究

发布时间：2017-05-28 05:07

  本文关键词：金属与金属接触型螺栓法兰接头的计算方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头密封性能突出,在密封结构和机理上,与浮动型(FLT)螺栓法兰有着很大不同。但是,传统的设计方法只能计算垫片单一环受载的情况,并不适用与MMC型的法兰。而且,传统方法仅是基于结构完整性的计算,在理论上存在缺陷。为了使MMC型螺栓法兰接头的设计计算更为精确,欧盟标准协会CEN在2006年发布了适用于该类型螺栓法兰接头的prCEN/TS1591-3计算方法。该方法同时满足了接头结构完整性和密封性的设计原则,考虑的因素相对全面,能够比较真实的反映MMC型法兰接头在实际工作中的力学行为。然而,对于计算过程中涉及的垫片参数,还没有参考标准。本文对MMC型垫片的参数及试验方法进行研究,通过垫片的压缩回弹、应力松弛和泄漏率试验确定了与计算相关的垫片数据,包括垫片的压缩回弹曲线、弹性模量、应力松弛因子、产生MMC的垫片应力、基于泄漏率的最小垫片应力等,研究了MMC垫片在常温和高温下的力学性能和密封性能,为MMC型螺栓法兰接头的计算提供了数据支撑。此外,文章对prCEN/TS1591-3计算方法进行详细解读,包括力学模型、计算流程以及相关的计算参数,完成了该方法的DN80法兰计算实例。通过Ansys有限元模拟的方法,比较不同工况下的垫片应力、压缩量、法兰转角、螺栓力、载荷比等计算结果,并搭建实验装置,通过法兰预紧实验测得目标预紧力下螺栓力的实际分布和离散度,共同验证了该计算方法的适用性,为工程中MMC型螺栓法兰接头的设计提供参考。
【关键词】：MMC型螺栓法兰接头 法兰设计 垫片参数 prCEN/TS1591-3 有限元
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH136
【目录】：

• 中文摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 主要研究内容12-14
• 第2章 MMC型螺栓法兰接头14-22
• 2.1 法兰连接系统14-17
• 2.1.1 法兰连接系统的结构14
• 2.1.2 法兰连接的类型及特点14-16
• 2.1.3 垫片类型16-17
• 2.2 螺栓法兰接头的密封17-18
• 2.3 金属与金属接触型法兰18-20
• 2.3.1 MMC型螺栓法兰接头的介绍18
• 2.3.2 MMC型垫片18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 MMC垫片性能与参数22-35
• 3.1 MMC垫片的基本性能22
• 3.2 垫片参数22-23
• 3.3 试验装置23-24
• 3.4 压缩回弹试验24-28
• 3.5 应力松弛试验28-29
• 3.6 泄漏试验29-33
• 3.7 本章小结33-35
• 第4章 基于prCEN/TS1591-3的法兰计算35-53
• 4.1 法兰设计标准的发展35-36
• 4.2 EN法兰设计标准介绍36-37
• 4.3 EN1591-1和prCEN/TS 1591-3的区别37-38
• 4.4 prCEN/TS 1591-3计算方法38-50
• 4.4.1 计算符号说明38-40
• 4.4.2 prCEN/TS 1591-3的力学模型40-42
• 4.4.3 prCEN/TS 1591-3计算流程42-47
• 4.4.4 内力及预紧力的计算47-50
• 4.6 prCEN/TS 1591-3计算实例50-51
• 4.7 本章小结51-53
• 第5章 螺栓法兰接头的有限元分析53-71
• 5.1 螺栓法兰的接触问题分析53-54
• 5.2 ANSYS有限元建模54-64
• 5.2.1 模型建立54-57
• 5.2.2 定义材料57-59
• 5.2.3 单元选择59-62
• 5.2.4 划分网格62-63
• 5.2.5 边界条件和加载63-64
• 5.3 有限元计算结果64-70
• 5.3.1 金属外环65-66
• 5.3.2 石墨密封环66-67
• 5.3.3螺栓力分布67-68
• 5.3.4 法兰转角68-69
• 5.3.5 载荷比计算69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第6章 MMC型法兰接头的实验71-81
• 6.1 试验装置的搭建71-75
• 6.1.1 螺栓贴应变片71-72
• 6.1.2 静态电阻应变仪72-73
• 6.1.3 螺栓法兰系统73-75
• 6.2 螺栓拧紧方法75-76
• 6.2.1 弹性交互作用75-76
• 6.2.2 MMC型法兰拧紧方法76
• 6.3 实验结果及分析76-79
• 6.4 实验与有限元结果对比79-80
• 6.5 本章小结80-81
• 第7章 结论与展望81-83
• 7.1 结论81-82
• 7.2 展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-87

【参考文献】

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本文编号：401952