熱機(jī)載荷下螺栓法蘭連接系統(tǒng)的安全評(píng)估.pdf

1、由于可重復(fù)拆卸、易安裝、成本低廉的特性，螺栓法蘭連接系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、電力、航空航天等領(lǐng)域。本文從法蘭應(yīng)力、墊片應(yīng)力、螺栓線膨脹系數(shù)影響下的螺紋安定性三方面進(jìn)行分析。
　　基于有限元分析方法，分析穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與瞬態(tài)溫度場(chǎng)，得出位置點(diǎn)處的溫度，進(jìn)一步得到位置點(diǎn)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間。在升溫方式2（內(nèi)壁溫度逐漸升至目標(biāo)溫度）中溫度穩(wěn)定時(shí)間與升溫時(shí)間之間的關(guān)系是線性的，為T1?0.89T?3.996，其中 T1為溫度穩(wěn)定時(shí)間，T為升溫時(shí)

2、間。根據(jù)溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力場(chǎng)，可知瞬態(tài)溫度場(chǎng)下的升溫方式3為合理的升溫方式。分析多種升溫區(qū)間下的應(yīng)力場(chǎng)，采用tresca屈服準(zhǔn)則，得到該升溫區(qū)間的最短升溫時(shí)間。進(jìn)一步確定保溫時(shí)間，將多種升溫方式進(jìn)行組合，得出升溫總時(shí)間，升溫總時(shí)間最短且應(yīng)力波動(dòng)較小的即為較優(yōu)升溫方式。本文中螺栓法蘭結(jié)構(gòu)的較優(yōu)升溫方式為0~150~300~400℃，具體升溫方式為內(nèi)壁升溫至150℃，保溫1200s，內(nèi)壁在1300s的時(shí)間內(nèi)從150℃升溫至300℃，保溫12

3、00s，在1700s中升溫至400℃，總升溫時(shí)間為1.5h。
　　分析螺栓法蘭材料、墊片壓縮回彈特性、墊片內(nèi)外徑因素對(duì)墊片應(yīng)力的影響。根據(jù)分析結(jié)果可知螺栓、法蘭、螺母的彈性模量與泊松比的變化對(duì)墊片應(yīng)力影響很小。墊片壓縮回彈特性曲線越靠左越硬，墊片的內(nèi)外徑應(yīng)力差值越大，墊片越靠右越軟，墊片內(nèi)外徑應(yīng)力差值越小。三種回彈特性曲線下的墊片平均應(yīng)力值均為55MPa，與墊片的壓縮回彈特性無關(guān)。本文結(jié)構(gòu)中墊片寬度超過59mm時(shí)，墊片上的應(yīng)力不再