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温度与内压对管法兰连接系统螺栓力及密封性的影响研究

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温度与内压对管法兰连接系统螺栓力及密封性的影响研究

作者：梁奇兰州理工大学

学位级别：硕士

法兰连接系统是工业设备中广泛应用的连接方式之一,而螺栓力是维持法兰连接系统紧密连接的重要因素。螺栓力的大小和分布会受到温度和内压变化的影响,从而进一步影响法兰连接系统的密封性能。以管法兰螺栓连接系统为研究对象,采用理论... 详细信息

法兰连接系统是工业设备中广泛应用的连接方式之一,而螺栓力是维持法兰连接系统紧密连接的重要因素。螺栓力的大小和分布会受到温度和内压变化的影响,从而进一步影响法兰连接系统的密封性能。以管法兰螺栓连接系统为研究对象,采用理论分析与FEM仿真相结合的方法对温度、内压与螺栓力的关系进行了研究;分析了温度与内压对垫片应力分布的影响;评估了管法兰连接系统的密封等级。文章的主要研究内容有以下几个方面:(1)温度对螺栓力的影响研究。分析构件轴向热变形与热膨胀差异,推导出螺栓力与温度的计算公式,发现螺栓力与温度呈线性变化,且与螺栓的热膨胀系数有关。(2)内压与螺栓力的变化规律研究。研究了内压与螺栓力的变化规律以及内压对垫片表面减少力的影响。研究表明:内压与螺栓力呈正相关,与垫片表面减少力呈负相关。(3)温度、内压与螺栓力的关系的仿真对比验证。建立了NPS 3与NPS24管法兰螺栓连接系统FEM模型,分析了温度与内压对不同螺栓材料连接的不同管径法兰连接系统螺栓力的影响。研究表明:理论分析与FEM仿真具有良好的一致性。(4)垫片在不同温度、不同内压下的应力分布规律。研究了垫片在不同温度、不同内压、不同螺栓材料下的应力分布特征。研究表明:垫片内、外侧应力呈线性变化;垫片应力随温度降低沿径向分布不均,随温度升高不规则递增。内压对不同温度、不同螺栓材料连接的的垫片应力分布的影响近似相同。(5)管法兰连接系统的密封等级研究。采用PVRC紧密性分级理论研究了温度与内压对管法兰连接系统紧密性参数的影响,得到了不同温度及不同内压下垫片密封表面的紧密性参数分布规律。建立管法兰连接系统泄漏模型,分析不同温度与不同内压下模型质量泄漏率,同时与常用密封等级作比较,得到了管法兰连接系统的密封等级。

关键词：温度内压管法兰螺栓力密封等级

大型碟式钢包回转台基础负荷及基础螺栓力的计算

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一重技术 1997年第1期 81-82页

作者：王凤金戴广惠一重集团公司设计研究院

以包钢140 t碟式钢包回转台的结构及载荷状态计算出其基础负荷,从而得出最大基础负荷及基础螺栓力。

关键词：强度计算钢包回转台基础连铸机基础螺栓力

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基于螺栓力的法兰接头泄漏率预测模型研究

化工设备与管道 2017年第6期54卷 1-5页

作者：庄法坤谢国山李翔徐汝康林剑红宋策徐丹丹中国特种设备检测研究院北京100029 中国石油大学(北京) 北京102249 宁波易天地信远密封技术有限公司宁波315000

螺栓法兰接头在石化装置中应用广泛,也是频繁泄漏部位之一,主要是由于螺栓力不足导致密封垫片应力下降从而引起泄漏,因此接头运行过程中螺栓力变化对于其密封性能至关重要。针对该问题,提出以泄漏率为指标,研究法兰接头螺栓力与垫片应... 详细信息

螺栓法兰接头在石化装置中应用广泛,也是频繁泄漏部位之一,主要是由于螺栓力不足导致密封垫片应力下降从而引起泄漏,因此接头运行过程中螺栓力变化对于其密封性能至关重要。针对该问题,提出以泄漏率为指标,研究法兰接头螺栓力与垫片应力的关系,构建基于螺栓力的法兰接头泄漏率模型,并开展接头螺栓力和泄漏率试验,验证模型可靠性。实验结果表明,随着内压升高,螺栓力增大、垫片应力下降,螺栓力和垫片应力存在单调对应关系,垫片应力理论计算值与试验值之间对应较好,接头泄漏率理论值同实验值相比具有较好的可比性。因此,基于接头螺栓力预测泄漏率是可行的,同时该模型对于监测法兰接头服役过程中螺栓力的变化具有重要的理论意义。

关键词：法兰接头螺栓力垫片应力泄漏率密封性能

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兼法兰式固定管板换热器螺栓力的简化研究

石化技术 2007年第3期14卷 28-31页

作者：李清娟赵军北京化工大学机电工程学院中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院北京102500

以某换热器为例,讨论了管板兼法兰式结构中非线性因素对管板应力的影响,提出了可不做非线性分析,在结构的有限元模型上直接施加螺栓预紧力的简化方法。计算结果表明,该简化方法合理、安全、可靠,为该类结构的强度分析提供了数值依据。

关键词：管板兼法兰换热器螺栓力有限元

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某型机载雷达连接螺栓振动疲劳特性研究

雷达科学与技术 2024年第2期22卷 226-230页

作者：袁汉钦赵蒙海军装备部驻合肥地区军事代表室安徽合肥230088

为了研究随机振动载荷下某型机载雷达关键部位连接螺栓的疲劳特性,采用有限元仿真与理论公式相结合的方法对两款螺栓在振动疲劳载荷下的安全系数进行了评估,通过有限元仿真分析提取预紧力作用下螺栓随机振动受力情况,基于最小应力法计... 详细信息

为了研究随机振动载荷下某型机载雷达关键部位连接螺栓的疲劳特性,采用有限元仿真与理论公式相结合的方法对两款螺栓在振动疲劳载荷下的安全系数进行了评估,通过有限元仿真分析提取预紧力作用下螺栓随机振动受力情况,基于最小应力法计算不同型号预紧螺栓疲劳安全系数。研究结果表明螺栓载荷主要受到该方向振动激励下结构主振型的影响,且结构重心的偏心会显著加剧螺栓载荷。研究结果可以为连接螺栓选型及结构整体抗疲劳安全性设计提供参考。

关键词：螺栓力随机振动振动疲劳功率谱密度

基于有限元的双唇橡胶密封的3D-2D耦合仿真分析方法研究

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内燃机与配件 2024年第14期 6-9页

作者：陆益斌李云涛李强宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司浙江宁波315336

以某混动车型为例,通过有限元软件Abaqus建立车载PTC陶瓷电阻加热器上下法兰面的双唇橡胶模型,通过3D-2D耦合仿真的方法,考虑了在螺栓力、温度、压强多因素综合影响下的密封情况。结果表明,通过3D有限元模型计算,随着温度与压强的升高,... 详细信息

以某混动车型为例,通过有限元软件Abaqus建立车载PTC陶瓷电阻加热器上下法兰面的双唇橡胶模型,通过3D-2D耦合仿真的方法,考虑了在螺栓力、温度、压强多因素综合影响下的密封情况。结果表明,通过3D有限元模型计算,随着温度与压强的升高,上下法兰面会有张开量,其中压强的占比约为温度的3倍;将此张开量代入2D有限元模型,修正橡胶的压缩高度,可得到与实际更接近的密封结果。研究结果表明,通过3D-2D耦合仿真的方法,可以更精确地模拟橡胶在实际工作载荷下的密封情况,使在开发前期识别风险,提供先验性知识。

关键词：有限元方法双唇橡胶螺栓力温度压强 3D-2D耦合仿真

Q690高强钢T-stub节点力学性能有限元分析

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地震工程与工程振动 2017年第6期37卷 90-97页

作者：梁刚郭宏超刘云贺简政西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048

基于Q690高强钢焊接T型节点拉伸试验结果,通过ABAQUS程序对节点进行了有限元分析,获取了节点荷载-位移曲线、初始刚度以及塑性承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:在弹性阶段,计算曲线与试验曲线吻合较好,而屈服阶段计算曲线与试... 详细信息

基于Q690高强钢焊接T型节点拉伸试验结果,通过ABAQUS程序对节点进行了有限元分析,获取了节点荷载-位移曲线、初始刚度以及塑性承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:在弹性阶段,计算曲线与试验曲线吻合较好,而屈服阶段计算曲线与试验曲线存在一定差异,但其塑性承载力与试验值吻合良好,表明采用简化方法模拟T型节点拉伸性能的有效性。在此基础上,分析了翼缘板尺寸效应、螺栓直径和强度等级等主要因素对节点螺栓力的影响规律,发现螺栓直径和翼缘板厚对螺栓力影响较大,螺栓力极值约为相应螺栓预拉力的1.62倍左右。提高螺栓强度等级对螺栓力极值影响程度甚微,增幅不足5%。当螺栓边距小于螺栓中心线到腹板边的距离时,螺栓边距变化对螺栓力增幅影响程度较大;当螺栓边距大于螺栓中心线到腹板边的距离时,螺栓力增幅基本保持不变。

关键词：高强钢 T型节点数值分析应力分布螺栓力

基于弹性交互作用系数法的法兰接头拧紧方法优化

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润滑与密封 2020年第7期45卷 46-51页

作者：陈威章兰珠华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

为优化传统星形拧紧方法,提出一种基于弹性交互作用系数法的法兰接头拧紧方法。运用有限元方法对优化后的拧紧方法进行仿真计算,分析其拧紧效果即螺栓载荷大小和均匀性,并通过实验验证有限元仿真结果的有效性和提出的拧紧方法可行性。... 详细信息

为优化传统星形拧紧方法,提出一种基于弹性交互作用系数法的法兰接头拧紧方法。运用有限元方法对优化后的拧紧方法进行仿真计算,分析其拧紧效果即螺栓载荷大小和均匀性,并通过实验验证有限元仿真结果的有效性和提出的拧紧方法可行性。结果表明:运用优化后的拧紧方法能通过一轮拧紧将法兰螺栓载荷预紧到目标载荷的90%以上,拧紧效果超过传统拧紧方法六轮拧紧的拧紧效果,且螺栓力分布均匀;该方法适用于不同口径法兰和不同大小的目标载荷。法兰拧紧实验结果与仿真结果相符合,证明仿真结果的有效性和提出的拧紧方法可行性。

关键词：法兰接头拧紧方法螺栓力弹性交互作用优化

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中低速磁浮轨排结构动力性能试验研究

铁道建筑 2013年第10期53卷 106-109页

作者：李爱丽倪燕平高日北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁第一勘察设计院集团有限公司桥隧处陕西西安710043

测试了中低速磁浮轨排系统在列车通过时的动力响应,获得了轨排结构在动力荷载作用下的自振频率、动应力、位移动力系数以及螺栓力。结果表明:轨排结构的竖向振动一阶频率和二阶频率分别为9.088 Hz和17.614 Hz,横向振动的一阶频率和二阶... 详细信息

测试了中低速磁浮轨排系统在列车通过时的动力响应,获得了轨排结构在动力荷载作用下的自振频率、动应力、位移动力系数以及螺栓力。结果表明:轨排结构的竖向振动一阶频率和二阶频率分别为9.088 Hz和17.614 Hz,横向振动的一阶频率和二阶频率分别为6.426 Hz和17.614 Hz;轨排结构的横向振动与竖向振动相耦联,但并非是扭转振动所致;导轨和轨枕的应力变化与车速关系不明显;在所测车速范围内,位移动力系数随着车速的增加呈增大趋势。

关键词：中低速磁浮列车轨排结构动力特性动力响应螺栓力