重大装备法兰连接部缩尺相似设计方法及实验

发布时间：2017-06-25 00:19

  本文关键词：重大装备法兰连接部缩尺相似设计方法及实验，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展和国家建设的需要,机械装备产业越来越称为我国工业的支柱产业,重大机械装备在其中扮演越来越重要的角色。螺栓法兰连接部件是重大机械设备中常见的连接结构,其良好的力学性能是机械设备工作的重要保证。然而重大机械设备的螺栓法兰连接部一般尺寸巨大,在复杂工况下,很难直接进行实验研究。若能基于相似理论对大型螺栓法兰连接部设计缩尺模型,通过模型实验数据推测原型法兰部件的力学性能,并指导原型设计,将节约大量人力、物力、财力。因此对重大装备螺栓连接部的缩尺设计方法的研究很有意义。论文的具体工作和主要内容如下：(1)基于TBM刀盘螺栓连接法兰部在实际工作过程中的受力特点,分析得出重大装备螺栓法兰连接结构的轴向刚度是该结构力学特性的重要体现,确定本文主要研究螺栓法兰轴向刚度的相似性设计。建立了考虑螺栓法兰连接部螺栓数目和螺栓预紧力等因素的螺栓法兰连接部轴向刚度简化计算模型。并通过有限元的方法确定轴向刚度中的重要影响因素——半锥角的大小。(2)基于相似理论,选定影响螺栓法兰连接部轴向刚度的主要参量。采用量纲分析法,得出螺栓连接法兰结构相似设计的准则,采用控制变量法对结构轴向刚度进行了相似性分析,分析了螺栓选型、螺栓数目、几何尺寸相似比和预紧力大小对缩尺螺栓法兰连接部件轴向刚度相似性的影响,并给出了TBM刀盘原型螺栓法兰部件的缩尺法兰设计参数。(3)设计法兰刚度相似性实验,通过实验测得设计原型及模型的轴向拉压刚度,从而验证基于相似理论的螺栓法兰连接结构缩尺设计的可行性,并分析不同因素对螺栓轴向等效刚度的影响。(4)将缩尺设计方法应用于TBM刀盘缩尺设计中,通过分析实物TBM刀盘与模型实验的内在联系,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征量相似参数集合,获得了TBM刀盘缩尺实验平台的设计参数。通过动力学仿真分析,验证了缩尺刀盘实验台动态特性的相似性。
【关键词】：重大装备 螺栓法兰连接部 相似理论 轴向刚度 缩尺实验
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH131
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 螺栓法兰连接部研究现状11-12
• 1.2.2 螺栓连接件刚度研究现状12-14
• 1.2.3 相似理论及模型实验研究现状14-16
• 1.2.3.1 相似理论的研究现状14-15
• 1.2.3.2 模型实验应用的领域及研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 2 多因素影响下的法兰连接部轴向刚度等效计算模型18-34
• 2.1 重大装备螺栓法兰连接部件18-21
• 2.2 轴向刚度等效模型的建立21-29
• 2.2.1 螺栓预紧力与拧紧扭矩关系21-23
• 2.2.2 螺栓法兰连接结构伸长量协调关系23-27
• 2.2.3 等效接触半径理论27-28
• 2.2.4 螺栓法兰连接部轴向刚度模型28-29
• 2.3 半锥角的影响因素的有限元分析29-32
• 2.3.1 三维几何模型建立及简化29-30
• 2.3.2 定义材料及网格划分30
• 2.3.3 边界条件的设定30-31
• 2.3.4 仿真结果分析31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 螺栓法兰连接部相似设计方法及分析34-54
• 3.1 相似指标推导方法34-40
• 3.1.1 现象相似与量纲34-36
• 3.1.2 相似理论36-38
• 3.1.3 方程分析法38-39
• 3.1.4 量纲分析法39-40
• 3.2 法兰静力相似准则的推导40-44
• 3.3 法兰模型参数相似性分析44-53
• 3.3.1 螺栓选型对刚度相似性的影响46-47
• 3.3.2 螺栓数目对刚度相似性的影响47-49
• 3.3.3 尺寸相似倍数对刚度相似的影响49-50
• 3.3.4 预紧力对刚度相似的影响50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4 缩尺法兰结构刚度相似性实验及分析54-69
• 4.1 实验方案54-59
• 4.1.1 实验目的54
• 4.1.2 实验样件设计加工54-57
• 4.1.3 实验系统建立57-59
• 4.2 静力拉伸实验59-63
• 4.2.1 不同预紧力下刚度缩尺实验59-60
• 4.2.2 不同螺栓数量下刚度缩尺实验60-61
• 4.2.3 不同拧紧工艺下刚度缩尺实验61-62
• 4.2.4 不同静力加载速度下刚度缩尺实验62-63
• 4.3 压缩刚度实验63-68
• 4.3.1 不同预紧力下刚度缩尺实验63-65
• 4.3.2 不同螺栓数量下刚度缩尺实验65-66
• 4.3.3 不同拧紧工艺下刚度缩尺实验66-67
• 4.3.4 不同静力加载速度下刚度缩尺实验67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 5 TBM刀盘缩尺实验台设计及动态特性分析69-77
• 5.1 实验台整体布置设计69-70
• 5.2 基于相似理论的实验台设计参数确定70-72
• 5.3 缩尺刀盘动态冲击载荷相似性验证72-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 项红;;浅议现行的钢制管法兰标准[J];杭氧科技;2003年04期

2 康红梅,莫一;刚性法兰连接的设计[J];矿山机械;2005年08期

3 张清明;;常用国内外钢制管法兰标准[J];阀门;2006年01期

4 张清明;;国内外钢制管法兰标准浅谈[J];通用机械;2006年05期

5 沈轶;陆晓峰;;高温法兰连接系统的故障树分析[J];南京工业大学学报(自然科学版);2006年05期

6 付凯;张克宝;倪阳;薛伟辰;;高颈法兰的计算方法研究[J];特种结构;2011年06期

7 张友智;张梓衡;;新旧版法兰标准分析[J];广船科技;2012年03期

8 许欣宇;;一种减速机用的新型易装卸法兰连接结构[J];机械工程师;2013年07期

9 劳小克;活扣法兰连接[J];机械工人.冷加工;1990年08期

10 许婉丽;整体钢制管法兰标准对比与分析[J];阀门;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 刘明珠;龙斌;胡艳华;牛虎理;;深水管道法兰连接技术现状及其发展趋势[A];2009年度海洋工程学术会议论文集（下册）[C];2009年

2 刘远东;尹益辉;;基于多目标优化的螺栓-法兰连接结构尺寸设计[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009（CSMO-2009）论文集[C];2009年

3 李长华;仝强;程兆欣;周银生;宋文文;马海龙;;紧凑型法兰的优势及在海洋石油工程中的应用前景[A];2012年度海洋工程学术会议论文集[C];2012年

4 刘远东;尹益辉;余绍蓉;;螺栓-法兰连接结构的多目标优化设计研究[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年

5 魏国春;赵淑荣;;空间法兰连接曲面管结构制作技术[A];第五届全国钢结构工程技术交流会论文集[C];2014年

6 陈曦;郭耀杰;曾德伟;钟顺;;Q345钢新型波形法兰节点受拉承载力性能分析[A];钢结构工程研究（十）——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第14届(ISSF-2014)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2014年

7 赵月刚;张建中;肖红玲;;废热锅炉和冷却器法兰泄漏的消除[A];2011全国压力容器压力管道技术发展与使用暨新技术新产品交流会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 刘晨;钢铁喷嘴应用技术[N];中国冶金报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 张红才;高温管道—法兰连接结构的材料行为及管道健康监测研究[D];华东理工大学;2014年

2 董金波;深海油气管道法兰连接系统及样机实验研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

3 马凯;金属与金属接触式法兰接头在高温重整装置中的密封性能研究[D];华东理工大学;2015年

4 周先军;高温大口径法兰瞬态密封设计方法研究[D];中国石油大学;2008年

5 栾宇;航天器结构中螺栓法兰连接的动力学建模方法研究[D];大连理工大学;2012年

6 王才东;深水管道法兰自动连接机具关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨工程大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙炳津;燃机机匣安装边密封性研究[D];大连理工大学;2015年

2 陈学辉;特高压钢管塔用柔性法兰结构强度分析[D];华北电力大学;2015年

3 陈瑶;热机载荷下螺栓法兰连接系统的安全评估[D];武汉工程大学;2015年

4 王明伍;高温法兰连接系统的紧密性及评价方法研究[D];武汉工程大学;2015年

5 陈圆;高温蠕变对金属与金属接触型螺栓法兰接头密封性能影响[D];华东理工大学;2016年

6 李伟;齿轮压缩机螺栓法兰连接的静—动力学数值模拟研究[D];昆明理工大学;2016年

7 刘清阳;油浆蒸汽发生器螺栓法兰连接高温密封性能研究[D];东北石油大学;2016年

8 刘翔;基于有限元法的设备法兰强度与刚度分析及工程设计软件开发[D];北京化工大学;2016年

9 杨耸霄;重大装备法兰连接部缩尺相似设计方法及实验[D];大连理工大学;2016年

10 李伟;深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

  本文关键词：重大装备法兰连接部缩尺相似设计方法及实验，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：480120