螺栓法兰系统下无石棉缠绕垫片应力分析

发布时间：2017-11-23 00:12

  本文关键词：螺栓法兰系统下无石棉缠绕垫片应力分析

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【摘要】：螺栓法兰连接系统是工业压力容器及管道中最常用的连接装置。连接系统中垫片是直接影响密封连接紧密性的最重要的元件。针对垫片在不同载荷及不同自身尺寸下应力的大小及分布情况的研究,对于研究垫片的密封性能和防止泄露具有重要的意义。 首先,介绍了垫片的一般结构和种类,阐述了垫片的重要性能要求。对自制的无石棉纸金属缠绕垫片压缩回弹试验曲线进行拟合分析,得到了可以表征该类垫片压缩回弹性能的压缩回弹曲线方程,经计算,该方法得到的曲线与实际曲线相似度较高,可较好的表征该类垫片的压缩回弹性能。 其次,对螺栓法兰连接结构进行了变形协调分析,在DIN2505方法基础上得到了法兰偏转角的解析公式,建立了法兰接头中无石棉纸金属缠绕垫片压紧应力径向分布的解析算法。 最后,基于无石棉纸金属缠绕垫片材料非线性和法兰与垫片接触非线性出发建立了三维有限元模型。选取的法兰为ASME B16.5标准中的NPS4Class150。针对该类垫片,首先通过数值模拟分析了其在预紧及施加内压载荷作用下以及改变其自身尺寸情况下垫片压紧应力分布的变化,其次用数值模拟的结果与本文建立的无石棉纸金属缠绕垫片应力分布的解析算法进行了对比。结果表明,预紧力不同或尺寸不同时,垫片上压紧应力的分布趋势基本一致；预紧力和内压的增加,会使垫片相同位置处的应力值增大；垫片残余应力的分布不仅与载荷有关,还与垫片本身的尺寸相关；建立的解析算法结果与数值模拟结果基本一致,可作为研究无石棉纸金属缠绕垫片的工程近似计算方法,用来计算真实垫片压紧应力的分布情况。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45;TH136

【参考文献】

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1 顾伯勤;非石棉密封垫片的性能及应用[J];化工设备与管道;2002年01期

2 黄西孟,钱江,张佩华,吴倍玉;法兰垫片综合性能试验数据微机采集处理系统[J];石油化工设备;1989年05期

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本文编号：1216543