快开式法兰的子结构分析方法

对于需要经常拆卸、不用螺栓紧固、带楔口的快开式法兰紧固结构,在蒸压釜、浸漆罐等一类压力容器中已为广泛使用。这类结构,由于几何形状上的不连续性往往在法兰与端盖,筒体连接处引起较大的应力峰值。这些应力值远大于薄膜应力,必须对其作强度分析。因为法兰形状较复杂,只能以有限元法进行计算。但是,要作较为精确的三维分析,计算时间较长。为了克服这一困难,本文根据这类法兰的特点,将其划分为子结构,用具有多重子结构分析功能的JIGFEX程序。对φ4400mm浸漆罐法兰进行有限元分析,取得了较为满意的结果。     

活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进

应用ABAQUS软件,在考虑预紧力和内压作用的工况下,对某厂所设计的压力容器非标活节螺栓法兰垫片连接系统进行三维有限元应力分析。根据应力分析结果进行线性化处理,按照JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》对其进行应力强度评定。结果表明,由于结构的复杂性,原设计结构的耳板、上法兰和筒体的应力强度不满足要求,需加厚上法兰并在筒体上安装加强板以减小其应力强度值。对具有不同厚度上法兰和不同长度加强板的该结构进行应力分析,得到既满足强度要求和密封要求,又节省材料的设计参数,同时总结了上法兰厚度和加强板长度对连接系统上法兰和筒体应力的影响规律。这对类似结构的设计具有一定的指导意义。     

采用SolidWorks的压力容器法兰仿真设计方法研究

提出利用SolidWorks软件动态地模拟完整法兰不同结构、不同尺寸的三维模型加载后的应力、应变和位移情况,从而得出详细的设计数据。对在法兰设计中采用弹性分析法略去的结构对应力等参数的影响提供了参考解,为实现压力容器法兰计算机辅助设计提供了一个实用的设计方法。     

手指形法兰径向销深海潜水压力容器

自从美国HAHN ＆ CLAY公司开发了手指形法兰径向销新型密接连接结构之后,日本,欧洲等国争相引进这项技术。日本川崎重工株式会社已在一台φ4500mm深海模拟多层压力容器上成功地应用了手指形法兰径向销密封连接结构。日本三井造船株式会社在试制手指形法兰径向销压力容器过程中,曾对这种连接结构的机理、结构、设计方法及应力分析等作过系统的研究。日本三菱重工株式会社也引进了这项技术,并且成功地用于实际产品,本文将其概况简介如下。     

手指形法兰径向销封口的设计和分析

本文描述了手指形法兰、径向销封口的结构特点及其优点,并指出了实用的设计方法。为了手指形法兰、径向销封口的实际设计和应用,有必要估算它的结构性能和实际方法的可靠性。为此,对于试制的具有手指形法兰、径向销的压力容器进行了内压试验和有限元应力分析。在有限元法中,非轴对称的局部模拟为各向异向元素的轴对称结构。通过比较应力分析、内压试验和尺寸估算的结果,证明了实际计算中采用的有限元应力分析和尺寸估算方法的可靠性。     

大直径原子能容器用螺栓连接的法兰部位密封性能研究——内径3米模拟容器加压试验

1.绪言为了对压力容器法兰部位(包括上、下法兰、螺栓和垫片)的各载荷进行应力分析和密封分析,应该正确了解其构件的相互作用。特别是密封分析,这次试验的对象是原子能压力容器,要使这样大直径的原子能压力容器能完全密封是极其重要的。在进行相互作用分析     

金属垫片接触应力分布解析算法

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的密封形式,其失效极少是因强度不足引起的,泄漏是连接系统失效的主要原因.在真实螺栓法兰金属垫片连接结构中,垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大.笔者在Warters法的基础上,考虑了操作压力的影响,对法兰变形进行理论分析,推导了法兰偏转角的计算公式.根据法兰偏转角和金属垫片力学性能,提出了金属垫片接触应力分布的解析算法.解析计算得到的平均应力与数值模拟结果较为接近,但垫片外缘的最大应力小于数值模拟值,金属垫片接触应力的解析计算方法可作为一种保守的工程算法,可用于真实螺栓法兰金属垫片连接结构的设计.     

压力容器法兰设计中常见问题的探讨

压力容器广泛使用在石油化工、炼油、化肥、制药、轻工及原子能等行业中。在压力容器中,法兰是必不可少的重要联接部件,是用得最广泛的受压元件之一。压力容器法兰,由于其结构的特殊性,我们在法兰设计中往往会遇到一些问题。就压力容器法兰设计中常见的问题作一探讨,并给出一些建议和解决的方法,供设计参考。     

齿啮式压力容器Y形橡胶密封圈有限元分析

采用有限元方法,对齿啮式压力容器Y形橡胶密封圈在不同内压载荷、法兰间隙、操作温度等情况下的Von-Mises应力以及剪切应力分布规律进行有限元分析。结果表明在不同内压载荷下,密封圈的最大Von-Mises应力以及最大剪切应力位置、大小发生改变;齿啮式压力容器法兰间隙增加,Y形橡胶密封圈密封性能有所下降;操作温度升高会导致Y形圈接触应力下降。研究对齿啮式压力容器Y形橡胶密封圈设计及应用具有一定指导意义。     

反应堆压力容器内壁环形锻件焊接残余应力三维有限元数值模拟

某新型反应堆压力容器内壁设计了环形锻件与筒体内壁焊接的环形焊接结构。该种结构形式的焊缝首次在反应堆压力容器中出现,无成熟经验可以借鉴。为了了解该种复杂结构形式及大厚度焊缝的焊接残余应力幅值及分布规律,基于ANSYS有限元分析软件,建立了反应堆压力容器内壁环形锻件多层多道焊接三维有限元模型。在此基础上,以带状移动温度热源作为焊接热源模型计算出多层多道焊接的瞬态温度场结果,采用热-力间接耦合法,得到了焊接应力场计算结果。模拟结果表明,焊缝区域环向应力从上表面到下表面分布趋势为拉应力-压应力-拉应力,呈现自平衡的分布形式。根部焊道区域的环向应力为拉应力。焊缝上轴向应力最大为300 MPa左右;焊缝上下表面径向应力较大,达到400～500 MPa左右;峰值等效应力出现在焊缝根部区域,幅值最大约700 MPa。     

基于VBA的法兰带压密封夹具设计

针对压力容器和管道法兰带压密封夹具设计中存在的难点，以弯曲梁理论为基础，建立了法兰夹具力学模型，推导出了更接近实际的夹具强度计算公式。依据泄漏介质温度、压力、法兰外周长、法兰副的连接间隙、连接螺栓的个数、夹具材料的许用应力及夹具强度计算公式，采用VBA编制了夹具设计智能化软件。应用实例证明了该软件的实用性和易用性，初步实现了压力容器和管道法兰夹具设计的智能化。     

压力容器主法兰的监督检验

压力容器主法兰(或称设备法兰)是压力容器主要受压元件,其制造质量的好坏,直接影响着压力容器的安全性能,包括强度、刚度、密封性能,对主法兰的制造质量检验和依法进行的监督检验具有重要意义,本文就一、二类压力容器主法兰的监督检验谈几点看法。     

带八角垫与双楔角环垫的法兰接头密封性能比较

利用ABAQUS有限元软件对带新型双楔角环垫与带八角垫的螺栓法兰接头进行数值模拟分析,对预紧工况和操作工况下的螺栓与法兰应力最大值、密封面接触压力最大值以及有效密封宽度进行分析对比。结果表明：介质内压使带双楔角环垫的法兰应力最大值下降,但法兰与螺栓应力值仍高于带八角垫的法兰、螺栓应力值;法兰公称直径增加,八角垫内、外侧面的有效密封宽度逐渐减小,而双楔角环垫主、从面有效密封宽度有增大的趋势;双楔角环垫特殊的楔形结构使得主、从面接触应力在介质内压作用后下降幅度小于八角垫内、外侧面,因而具有更好的密封性能,特别是对于大法兰公称直径的密封。     

反应堆压力容器主螺孔扩孔修复的强度校核和应力分析

扩孔修复是反应堆压力容器主螺孔螺纹严重损伤的主要修复方法之一,以CPR1000反应堆压力容器的M155×4 mm主螺孔为例,对扩孔修复后的主螺孔和主螺栓螺纹强度进行了校核,并以设计工况为例,对修复后主螺孔及容器法兰的应力分布进行了分析。结果表明,反应堆压力容器主螺栓和主螺孔螺纹剪切应力、挤压应力和弯曲应力均满足相应强度要求,主螺孔螺纹和容器法兰在扩孔修复后的应力也满足RCC-M规范要求。     

分析设计中开孔圆平板孔边峰值应力的扣除方法

在压力容器开孔结构的分析设计中,由于不能有效扣除孔边的峰值应力,使得设计结果过于保守。以开孔圆平板为例,采用欧盟标准EN 13445对开孔结构进行应力分类,探讨扣除孔边峰值应力的方法。在所考察的计算参数范围内,根据扣除峰值应力后得到的PL+Pb确定的允许载荷[P]比根据极限载荷分析确定的允许载荷[P]t约小10%～23%,而根据沿壁厚线性化处理得到的(PL+Pb)'所确定的允许载荷[P]'较[P]t约小30%～50%,表明此扣除孔边峰值应力的方法合理可行。为了方便从(PL+Pb)'中直接扣除峰值应力,定义了PL+Pb与(PL+Pb)'比值q,并通过参数化计算得到了所考察参数范围内的q值。通过多元回归分析得到了q的经验公式。讨论了不同结构参数下q的变化规律,发现厚径比越大,孔径比越小,q值越小,应扣除的峰值应力比例越大。     

不同法兰模型的复合支柱绝缘子地震响应

以某高压复合材料支柱绝缘子为研究对象,分别建立等效梁单元法兰节点简化有限元模型和根据实际法兰节点的实体有限元模型,随后开展动力特性分析,并考虑支架动力放大系数开展9°设防下的地震响应分析,最后分析不同法兰节点模型对支柱绝缘子位移和应力响应的影响。结果表明,简化模型的应力响应略大于实体模型,但是位移响应小于实体模型,位移峰值约为实体模型的71%;实体模型的应力峰值为37.2MPa,与法兰节点粘结剂的粘结强度相差不大,复合绝缘子极限承载力由法兰与复合套管的粘结强度决定;在强震作用下,复合支柱绝缘子法兰节点受损,导致结构抗侧刚度和基本频率有所下降,水平位移响应增大。     

高温下螺栓法兰联接密封结构三维数值分析

采用有限元法对高温下螺栓法兰联接密封结构进行三维数值分析。分析结果表明,在稳态温度场下,螺栓法兰联接密封结构在内压作用下垫片应力降低,随着温度的升高,法兰转角增大,垫片应力持续减小;在螺栓预紧力、内压以及温度载荷的作用下,螺栓法兰联接密封结构的螺栓应力、垫片平均应力以及法兰转角基本呈线性变化。     

比利时核压力容器生产技术概况

比利时可制造100万千瓦核压力容器,并对传统的压力壳设计进行了改进。本文介绍了比利时核压力容器制造、核电站管道加工与核压力容器质量监察情况,考克雷尔机械制造厂将传统的压力壳设计改为整体设计,其特点是:采用大锻件简体,取消了受中子幅照最严重的一道环焊缝,容器法兰与接管环制成一件,改进了接管区的应力状态与密封的可靠性。比利时发展核压力容器生产技术的经验可供中国借鉴。     

齿啮式快开门法兰的接触分析

通过接触单元来数值模拟压力容器快开门法兰的接触过程,得到了其受力特性和应力分布规律,并对其危险截面进行了强度评定和疲劳分析。     

封头凸缘法兰优化设计

本文以液化气体汽车槽车封头人孔凸缘法兰为例,分析了封头人孔凸缘法兰部分的受力状态;并利用轴对称有限元应力分析的方法,对封头与凸缘法兰的连接部份进行了应力分析。通过对封头与凸缘法兰的相对位置变化的应力分析,得出封头与凸缘法兰相对位置的变化对连接部分的局部应力的变化有很大的影响。从应力分析图中可以找出产生峰值应力的影响因素,从而得出降低峰值应力的有效措施,得出优化设计方案;看出角焊缝形状对局部应力的影响,从而得出焊缝设计优化方案。为封头与凸缘法兰结构设计提供有限元应力分析数据依据。