本論文以U形管換熱器法蘭夾管板接頭為研究對(duì)象,考慮墊片材料壓縮的非線性特性和壓縮-回彈時(shí)的時(shí)滯效應(yīng),將法蘭接頭各元件看成一個(gè)系統(tǒng),研究各元件的相互作用,建立了管板-法蘭-墊片-螺栓連接系統(tǒng)的非線性三維有限元分析模型。通過(guò)計(jì)算得到了接頭整體和各元件的變形和應(yīng)力分布情況。研究了墊片的時(shí)滯效應(yīng)、管殼程不同的壓力以及法蘭接頭的部分參數(shù)變化對(duì)法蘭接頭強(qiáng)度和密封性能的影響。在上述有限元分析模型中,帶孔管板根據(jù)ASME規(guī)范簡(jiǎn)化為無(wú)孔等效板。把有限元分析得到的管板應(yīng)力分布與GB151設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,管板上的最大應(yīng)力是位于管板中心上下表面處的徑向應(yīng)力,而且有限元結(jié)果和規(guī)范結(jié)果吻合的很好,誤差不超過(guò)8%�？紤]墊片時(shí)滯效應(yīng)的分析結(jié)果表明,墊片的時(shí)滯效應(yīng)對(duì)法蘭接頭的密封性能有著非常重要的影響。墊片在預(yù)緊和受內(nèi)壓作用時(shí),其上的壓緊應(yīng)力在周向和徑向的分布都不均勻。當(dāng)管程壓力大于殼程壓力時(shí),管程墊片內(nèi)側(cè)的殘余壓緊應(yīng)力急劇降低,導(dǎo)致介質(zhì)滲入密封界面,降低接頭的緊密性;而殼程墊片內(nèi)側(cè)殘余應(yīng)力升高,外側(cè)殘余應(yīng)力急劇降低。螺栓預(yù)緊力的大小對(duì)墊片壓緊應(yīng)力的大小及分布有重要影響。螺栓在預(yù)緊時(shí)不但受拉伸,而且受彎曲;... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

法蘭接頭的實(shí)體模型圖2一4三維有限元模型

中進(jìn)行變形的積分。該單元不考慮墊片表面的剪應(yīng)力以及法蘭與墊片之間的摩擦力，只考慮墊片厚度方向的應(yīng)力和變形。由于它能夠模擬墊片的非線性行為，因而它與其他接觸單元比較，墊片應(yīng)力的解更加精確。其有限元模型如圖2一6所示。圖2一6墊片的有限元模型2..24材料特性法蘭接頭中各元件的材料可分為線彈性和非線彈性?xún)煞N。兩個(gè)密封墊片材料都是具有非線性性質(zhì)和時(shí)滯效應(yīng)的材料，如圖2一1所示。其余各接頭元件都假設(shè)為線彈性材料，它們的主要材料特性數(shù)據(jù)見(jiàn)表2一1。所用墊片的墊片系數(shù)=m2。

北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3碑管板的徑向應(yīng)力云圖圖3一管板的周向應(yīng)力云圖圖3一管板的軸向應(yīng)力云圖圖3一7管板的應(yīng)力強(qiáng)度云圖由圖3一7可見(jiàn)，管板中的應(yīng)力強(qiáng)度分布的特點(diǎn)如下:()l中央開(kāi)孔區(qū)等效板上沿厚度路徑的“膜+彎”應(yīng)力強(qiáng)度在管板中心處最大;(2)管板的應(yīng)力強(qiáng)度在中央開(kāi)孔區(qū)與環(huán)形無(wú)孔區(qū)分界處的分布不連續(xù)，數(shù)值有突變。由于在實(shí)際管板結(jié)構(gòu)中并不存在材料性質(zhì)的突變，因而也不會(huì)有應(yīng)力強(qiáng)度的突變，在分界處附近只是存在應(yīng)力梯度較大的應(yīng)力強(qiáng)度分布。注意，上面對(duì)中央開(kāi)孔區(qū)應(yīng)力分布的討論是基于等效板為調(diào)整了材料彈性常數(shù)的無(wú)孔實(shí)心板這一假設(shè)，從而導(dǎo)致開(kāi)孔區(qū)內(nèi)的計(jì)算應(yīng)力是按實(shí)心板的應(yīng)力計(jì)算出來(lái)。而實(shí)際上由于存在大量開(kāi)孔，開(kāi)孔區(qū)的真實(shí)應(yīng)力分布要復(fù)雜得多。由于在每個(gè)開(kāi)孔處都有應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因此用實(shí)?

【參考文獻(xiàn)】：
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