基于组合垫片和扭矩的螺栓连接有限元分析

发布时间：2020-10-11 15:03

　　 为了分析加压加热器螺栓连接引起的泄漏问题,针对不同类型的垫片厚度进行组合,在不同扭矩下进行螺栓连接的有限元分析。首先建立了管板的三维有限元模型,管板装配体主要包括法兰、螺栓,内外垫片和容器压盖。通过改变组合垫片的材料和螺栓扭矩载荷来研究分析,分析结果发现在组合垫片和压力负载下,相同的垫片厚度,外垫片的应力值比内垫片更高,较厚的垫片可在榫舌区域提供较大的间隙,承受更大的扭矩,从而提高密封性能,分析结果还可以预测螺栓连接的性能,并揭示泄漏问题。
【部分图文】：

如图1所示，螺栓装配体采用三维CAD装配建模，管板装配体包括螺栓、内外两个垫片和加压加热器压盖。由于其几何的对称特征，仅模拟单个螺栓的几何分割体。对于彼此接触的区域添加了接触单元和约束，垫片的类型和材料参数，都是厂家提供的数据[6]。其有限元模型如图2所示，在Abaqus中创建了有限元模型[7]，使用Abaqus C3D20R单元类型对模型进行离散化。图2 螺栓装配体的有限元分析模型

螺栓装配体的有限元分析模型

图3和图4显示了三种不同种类的内外垫片Von-Mises应力分布（a）金属齿形垫片和Inconel缠绕垫片，（b)Inconel缠绕垫片和Inconel缠绕垫片以及（c）不锈钢缠绕垫片和不锈钢缠绕垫片。三种均采用3.20 mm～3.20 mm垫片厚度，扭矩分别为678N·m和949 N·m。如图3所示，相同厚度的外垫片受到更大的应力，并且随着扭矩值的增加，垫片应力也会增加。图4 三种类型垫片的Von Mises应力图（内外垫片厚度为3.20mm～3.20mm；扭矩为949N·m)
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1 黄海河;王安宁;;带预紧力的螺栓连接有限元分析[J];现代制造技术与装备;2019年10期

2 郑长卿;短与中长度铰支截锥壳的临界扭矩[J];西北工业大学学报;1963年02期

本文编号：2836752