熱機載荷下螺栓法蘭連接系統(tǒng)的安全評估.pdf

1、由于可重復拆卸、易安裝、成本低廉的特性，螺栓法蘭連接系統(tǒng)被廣泛的應用于工業(yè)、電力、航空航天等領域。本文從法蘭應力、墊片應力、螺栓線膨脹系數(shù)影響下的螺紋安定性三方面進行分析。
　　基于有限元分析方法，分析穩(wěn)態(tài)溫度場與瞬態(tài)溫度場，得出位置點處的溫度，進一步得到位置點溫度趨于穩(wěn)定的時間。在升溫方式2（內(nèi)壁溫度逐漸升至目標溫度）中溫度穩(wěn)定時間與升溫時間之間的關系是線性的，為T1?0.89T?3.996，其中 T1為溫度穩(wěn)定時間，T為升溫時

2、間。根據(jù)溫度場作用下的應力場，可知瞬態(tài)溫度場下的升溫方式3為合理的升溫方式。分析多種升溫區(qū)間下的應力場，采用tresca屈服準則，得到該升溫區(qū)間的最短升溫時間。進一步確定保溫時間，將多種升溫方式進行組合，得出升溫總時間，升溫總時間最短且應力波動較小的即為較優(yōu)升溫方式。本文中螺栓法蘭結構的較優(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)外徑因素對墊片應力的影響。根據(jù)分析結果可知螺栓、法蘭、螺母的彈性模量與泊松比的變化對墊片應力影響很小。墊片壓縮回彈特性曲線越靠左越硬，墊片的內(nèi)外徑應力差值越大，墊片越靠右越軟，墊片內(nèi)外徑應力差值越小。三種回彈特性曲線下的墊片平均應力值均為55MPa，與墊片的壓縮回彈特性無關。本文結構中墊片寬度超過59mm時，墊片上的應力不再