承受外弯矩作用的法兰接头有限元分析

主要研究了钢管结构中刚性法兰连接在弯矩作用下的受力性能,应用大型有限元软件ansys对刚性法兰盘在弯矩作用下的受力特点进行有限元分析,并将有限元计算结果与dl/t5154—2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》、dl/t5130—2001《架空送电线路钢管杆设计技术规定》的计算结果进行对比,为这2个规定中"刚性法兰节点连接"章节的修编提供参考依据。

基于法兰接头的三维有限元分析,并考虑垫片的非线性特性,采用fea分析方法得到了垫片应力分布的准确解;计算了螺栓弯曲应力并考虑了垫片应力的分布与接头紧密度之间的关系。将fea方法所得到的垫片应力与payney方法、asme规范方法计算结果做了比较,结果表明,采用fea分析方法将法兰、垫片、螺栓作为一个整体进行分析,考虑了法兰变形、垫片的非线性特性以及螺栓弯曲应力对垫片应力分布的影响,更加符合垫片的真实压缩变形和密封行为。

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ansys软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照api规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。

建立了螺栓法兰联接的三维力学及传热学模型,在考虑垫片非线性和接触问题的基础上,研究了法兰的瞬态温度场分布以及温度场的变化对垫片和螺栓载荷的影响。研究表明由于瞬态温度场的影响,螺栓载荷变化滞后于垫片载荷的变化并且滞后程度随着内壁温度的升高而增加;垫片外侧载荷呈先升后降的规律。

以abaqus软件为求解器,开发了针对深水钻井隔水管法兰式接头的有限元分析专用程序。该程序利用abaqus命令流建立法兰接头的有限元模型,采用python语言实现其建模和求解过程的参数化,再通过visualbasic环境设计用户界面。cameron公司某等级rf型钻井隔水管分析实例表明,其螺栓最大等效应力发生在螺栓肩部,与实际情况吻合。说明程序具有较好的实用性,可为深水钻井隔水管法兰接头的优化设计提供参考。

针对催化裂化装置烟气管道的某些法兰接头发生泄漏失效的现状,为分析其失效原因,对烟气管道与失效的法兰接头进行了有限元计算与分析,并提出了改进措施。

利用3-d有限元法模拟了法兰接头的稳态温度场分布,结果表明计算值与实测数据吻合较好。此外,模拟了操作条件下,垫片因蠕变引起减薄的垫片应力分布,并利用垫片应力与紧密性参数之间的关系,评价了垫片应力对法兰接头密封性能的影响。

接触问题是一种典型的边界条件非线性问题,接触体的接触面积和压力分布随外载荷变化而变化。在分析接触问题时,使用abaqus/standard模块,能正确模拟接触的过程,判断接触状态、输出接触压力、接触面积、能量的变化、局部方向的摩擦剪应力和相对切向滑移。通过对螺钉连接的法兰套和支座的接触分析,得到螺钉、法兰套和支座变形程度和应力大小,以便于正确施加螺钉夹紧力。

法兰接头尺寸及螺栓扭矩 高压法兰（35-40mpa） 低压法兰（3.5-35mpa）

外载荷是影响螺栓法兰接头性能的重要因素,本文综述了国内外对此的研究情况

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法兰接头样本2015

法兰连接节点抗弯承载性能的研究在国内外几乎是空白,相关的设计方法也不成熟.对4种形式的法兰连接节点,采用通用有限元软件ansys,进行了其在弯矩作用下的非线性分析计算.在整体荷载-位移曲线、变形结果和应变结果等三方面,计算结果均与相应的试验结果吻合良好,验证了有限元模型的可靠性.利用此有限元模型,分析了法兰盘von-mises应力和接触应力的发展规律.结果表明:随着荷载的增加,法兰盘表现出了明显的塑性发展特征;在进行法兰连接抗弯设计时,可以认为法兰盘压力中心的位置近似恒定.

有限元辅助分析在冠梁弯矩分析中的应用——采用有限元辅助计算方法对某实际深基坑工程的关键节点进行了分析，结果表明在交界位置存在弯矩突变，最后结合分析结果进行围护设计，实践证明该方法既可避免大量复杂的有限元计算，也可确保工程安全。　　

设计计算 陕京输气管线工程中封堵器三通法兰的 三维有限元分析 林波，杨新岐 （天津大学，天津065000） 摘要：利用有限元方法对陕京输气管线φ660封堵器三通开槽法兰进行了三维有限元应力分析。 根据应力分类原则结合第三强度理论对法兰局部承载能力进行了强度评定，结果表明相关单位的 经验尺寸能满足安全要求。计算结果对进行合理管道封堵三通结构设计提供重要依据。 关键词：三通封堵器开槽法兰；接触应力；有限元分析 中图分类号：te832；o241.82文献标识码：a文章编号：1001-4837（2004）08-0012-04 3-dfeaanalysisofthetee-branchflangeofthestopperfor shan-jingnaturalgaspipeline linbo，yangxin-qi （ti

目前,风力发电机各段塔筒多采用进口厚型锻造法兰连接,其生产加工成本高、周期长。反向平衡法兰是一种新型节点,可应用于受疲劳荷载作用的风力发电机塔筒连接;与反向平衡法兰配套的施工器具—高强螺栓液压张拉器是保证风力发电机塔筒刚性连接的重要技术措施。本文利用通用有限元软件abaqus对该法兰的静力和疲劳性能进行弹塑性分析,并分析了高强螺栓液压张拉器张拉反向平衡法兰螺栓的过程及螺栓预拉力损失。结果表明:反向平衡法兰受力明确,具有足够的安全储备,满足1000万次疲劳寿命要求;有限元手段能较好地模拟张拉过程,分析得到的预拉力损失与试验结果接近。

本文对各种圆管结构与压力容器的螺栓法兰接头的计算方法进行了分析,指出了这些方法中所存在的问题。文中推导出一般情况下圆形螺栓法兰接头的弹性解,这一解可被应用于不同类型的接头上。利用这一解可以求出管与法兰之间的相互作用力以及管与法兰中的最大应力。文中以一个圆管结构中的螺栓法兰接头作为实例进行了分析,并与有限单元法计算結果进行了比较。

法兰接头三维有限元模型包括法兰环、垫片、螺栓、连接壳体和焊缝，考虑了垫片材料受压时应力应变的非线性关系。模型为参数化模型，可以方便地更改各参数的数值，以便研究法兰接头的几何尺寸、材料性质和载荷大小对法兰接头强度与紧密性的影响。研究中考虑了两个加载过程：螺栓拧紧过程和施加内压过程。研究可以同时分析在螺栓拧紧过程和加压过程中法兰接头的整体性以及在加压过程中的法兰接头的密封性能。研究中，法兰环的弯曲、螺栓的弯曲和拉伸及垫片压应力的不均匀分布都可以模拟；结构尺寸、材料特性、螺栓拧紧程度和法兰接头的内压载荷对法兰接头的影响都可进行系统地分析。研究可为法兰接头的优化设计奠定基础

本文将详细介绍建设工程领域中常见的法兰接头形式，包括其定义、分类、特点、应用范围等方面的内容。通过阅读本文，读者将对法兰接头有更深入的了解，并能在实际工程中选择合适的法兰接头形式。

采用ansys有限元分析软件,通过间接求解的方法分析了高温高压介质进入压力容器法兰接头瞬间到压力容器稳定运行的过程中,法兰接头区域瞬态温度场及瞬态热应力随时间的变化情况,对法兰接头的结构应力进行了分析计算,并对螺柱进行了应力评定.评定结果表明,从高温高压介质进入压力容器法兰接头瞬间到压力容器稳定运行的过程中,螺柱不会产生屈服.

针对法兰节点设计中受撬力影响的问题,采用ansys进行了非线性有限元分析,考虑了荷载大小以及法兰板厚对撬力的影响。分析结果表明,在施加荷载应力比不超过0.81时,法兰节点变形量与荷载大小保持直线关系,此时可以认为法兰是刚性的。随着板厚的增大,法兰节点的刚度也不断增大,撬力所占的比例呈逐渐下降的趋势,当板厚较大时,撬力的影响趋近于零。法兰节点连接螺栓撬力的影响比规范中要大,建议规范中的公式更改为fbt=0.75f。

本文在与国外垫片公司进行技术交流并结合国内垫片性能的测试情况,对垫片的性能参数和设计计算提出一些新的观念,供参考。