基于有限元的齿啮式快开容器上法兰结构优化

采用ANSYS软件对某齿啮式快开容器的罐盖法兰进行了有限元模拟,并进行了应力强度评定,结果表明齿的上表面齿根处及封头与法兰连接处为高应力区域。分析了啮合齿宽、啮合齿厚、法兰径向宽度、法兰轴向高度、封头厚度及封头与法兰连接处过渡圆半径等结构参数对罐盖法兰的应力特性影响,并依据影响结果对罐盖法兰结构尺寸进行了优化,优化后罐盖法兰应力满足应力强度要求,为罐盖法兰的设计提供了参考和依据。     

梯形槽法兰应力理论计算与数值计算分析

计算了密封开裂失效法兰内部最大应力,为失效分析提供技术资料。使用《GB 150-1998》Waters法兰设计方法及有限元ANSYS数值计算方法,分别计算出该失效法兰的最大应力,并进行对比分析。结果表明:两种方法计算的法兰锥颈最大轴向弯曲应力,误差最大;计算的法兰环上的径向应力误差最小。两种方法计算的法兰最大应力相差较小,两种计算结果相互验证、相互支持,所得数据可以作为分析法兰失效原因的资料。     

高温法兰连接结构的有限元模拟及安全评定

利用ANSYS软件分析了高温螺栓法兰连接系统在预紧、承压及热-机操作工况下的应力和变形行为,并基于强度分析和密封分析对螺栓法兰连接进行了安全评定.结果表明：不同工况下,应力具有相似的分布规律,法兰最大应力在螺母与法兰接触面的内侧,上、下法兰应力分布具有对称性;螺栓应力呈现拉弯组合形变,最大应力出现在由中间向两端第一个螺纹根部;垫片应力在各工况下均呈现为外大内小,密封面压力均大于满足密封要求的最小压紧力,法兰的转角均小于0.3°,满足法兰刚度要求,强度分析和密封分析均满足要求,具有良好的紧密性,给出了一种工程分析方法.     

齿啮式快开盖压力容器的有限元分析及强度评定

对木材防腐罐齿啮式快开盖中的顶盖法兰和端部法兰进行了有限元应力分析,得到了顶盖法兰和端部法兰的受力特性和应力分布规律,并进行了强度评定     

大口径法兰三维热力有限元分析

对大口径法兰进行了三维有限元热力分析,研究发现由于温度场的作用螺栓应力有所增加、法兰的偏转程度有所减轻,垫片应力以及应力分布的不均匀性有所降低;内压的波动会引起垫片应力的降低而且随着压力波动幅度的增加垫片应力降幅也越大;螺栓内外侧应力变化情况相对比较复杂,法兰的偏转量变化对其影响较大。     

螺栓法兰接头安全密封技术(三)——法兰的设计选用及其承载能力评估

Taylor-Waters法与相应的设计工况下载荷确定规则及其应力判据三者构成一个完整规则,被各国规范应用于非标法兰的强度校核。标准法兰按标准规定的压力-温度额定值选用是安全的。最大螺栓预紧力是控制法兰接头泄漏的关键,而法兰的承载能力评估是决定最大螺栓预紧力的重要因素。法兰承载能力评估可采用公式计算、弹性应力分析、弹-塑性有限元分析等方法,并建立相应的应力分类判据、应变或转角判据。     

甲醇合成塔双锥密封法兰结构有限元分析及强度评定

在石油化工行业中,法兰作为承压设备中的一个重要零件,在各个工程项目中大量使用.虽然法兰已标准化,设计时可以直接按标准选用,但对一些结构型式特殊的法兰仍需自行设计.GB150采用华特斯(Waters)法设计法兰,其原理是将整体法兰分为3部分,并按变形协调的关系将各边界条件联系起来,算出各断面的最大应力,以许用应力控制其应力水平.但华特斯法的计算结果偏保守,如标准的压力容器法兰采用华特斯法计算往往通不过,对一些压力高、直径大的法兰其计算结果常常难以令人接受.本文用ANSYS有限元分析软件对大尺寸法兰进行应力分析及强度评定,计算结果适于工程应用.     

根据法兰和垫片极限确定法兰接头的螺栓预紧载荷

运用WRC-538和ASME PCC-1中有关法兰极限和垫片极限的概念,在预紧和操作工况下,分析法兰接头中的各种法兰应力极限(及与之对应的法兰转角极限)和各种垫片应力极限、垫片允许的法兰转角极限,并通过实例验证了法兰接头的结构完整性和连接密封性。为法兰接头的优化设计和螺栓预紧载荷的合理确定提供依据。     

某型号换热器前法兰应力分析及评定

主要针对某型号换热器前法兰的应力进行了分析,利用有限元软件分析了该型号换热器前法兰的温度场以及在热机耦合载荷下的应力场。根据ASME规范和相关判据对前法兰关键部位进行了应力分析及安全评定。计算结果表明,该前法兰最大的应力强度值为209.76 MPa小于安全强度值,故该设计在安全范围之内,符合规范要求,同时为前法兰的工程设计提供了理论基础。     

容器特殊法兰的计算

通过使用CONTACT单元对快开特殊法兰进行分析,从而得到了这种特殊形式法兰的受力特点和力学分布规律,然后对这种特殊法兰进行了应力评定以及疲劳寿命计算。工程表明,此方法设计的特殊法兰满足应力和寿命要求。     

粗合成气管道法兰泄漏分析

利用当量压力法和应力计算法针对管道分级为GC1的粗合成气管道进行法兰泄漏分析。结果表明:当量压力法简单保守,适用于初步设计阶段;应力计算法复杂可靠,通常用于详细设计阶段。当法兰泄漏校核不通过时,优化方案应首选调整管道布置降低管道法兰外载荷,其次采用更高许用应力的法兰。     

承受外弯矩作用的法兰接头性能研究

采用有限元法模拟了垫片的非线性特性,计算了垫片应力及法兰应力。按应力分析设计方法校核法兰;基于PVRC紧密性的计算方法．以垫片应力为判据,关联了外弯矩与接头紧密度之间的关系。     

基于有限元法的法兰工程设计软件开发

为实现非标设备法兰的分析设计和优化设计,建立了整体法兰参数化有限元分析模型,根据Taylor-Waters法兰应力分析和压力容器分析设计中应力分类准则,给出了基于有限元法的法兰强度与刚度计算方法和校核判据,采用ANSYS参数化设计语言和VB编程工具,开发了基于有限元法的法兰工程设计软件CFFEA。应用该软件对某工程中的非标设备法兰进行了优化设计,优化结果符合ASMEⅧ-2-4.16的规定。     

法兰对开孔接管局部应力影响的研究

以三种典型的压力容器开孔结构为例,采用有限元方法,研究了法兰对开孔接管局部结构应力强度的影响。结果发现,法兰对开孔接管局部应力的影响甚微。法兰自身的受力情况仅影响其自身的应力分布,对接管与壳体连接处的应力强度几乎没有影响。     

矩形压力蒸汽灭菌器端部法兰开裂失效分析

采用渗透检测、光谱分析、硬度检测、金相分析、介质检验等方法,对蒸汽灭菌器端部法兰开裂成因进行系统分析。检测分析表明,裂纹形貌具有沿晶型应力腐蚀开裂特征,蒸汽携带了较高水平的氯离子进入灭菌器内构成了腐蚀介质要素,在焊接残余应力及工作应力叠加作用下,不锈钢法兰发生了开裂失效,应力腐蚀是造成蒸汽灭菌器端部法兰开裂的主要原因。     

基于ANSYS的压力容器法兰应力分析探讨

法兰是石油、化工、动力工业设备中的一个重要零件,不但要在工作条件下密封可靠,还必须具有足够的强度,确保长期使用都不会损坏,这就需要对法兰进行应力分析了。本文就对某一石化机械厂的某一法兰采用ANSYS软件进行应力分析。     

螺栓法兰接头安全密封技术(四)——垫片应力

虽然垫片成本相对较低,但在保证法兰接头的密封性能、控制泄漏方面却起着关键的作用。当法兰接头发生泄漏时,人们往往容易归因于垫片,其中固然有垫片本身的原因,但更多的是法兰连接系统的设计或安装使用中存在的问题,最终通过垫片密封失效的形式表现了出来。在法兰接头安装后到投入使用,垫片应力受到众多因素的影响而发生改变直至减小。当垫片应力降低到低于设计密封要求时,将导致法兰接头的密封失效、发生泄漏。分析了影响垫片应力的因素及其原因,提出从螺栓预紧后直至维持长期运行过程中,垫片应力经历了一个逐渐衰减的过程。要弥补或减小这样的影响,维持法兰接头的密封状态,在垫片和螺栓许用强度范围内,安装垫片应力应尽可能大,即安装螺栓载荷应足够大。     

提高法兰连接密封可靠性的最大螺栓安装载荷控制技术

确定螺栓安装载荷是走出法兰设计选用的认识误区,解决法兰接头泄漏的核心问题。螺栓材料抗松弛适用温度应大大低于螺栓材料最高设计温度,螺栓安装应力应大大高于螺栓材料许用应力。垫片蠕变松弛是螺栓安装载荷(垫片应力)降低,并导致泄漏的重要因素。最大螺栓安装载荷只要控制螺栓不发生屈服、垫片不压溃、法兰不发生影响垫片密封的过大变形。按WRC 538或ASME压力容器规范进行法兰安装工况下的应力和转角(应变)评估。     

螺栓法兰垫片接头整体结构数值模拟和密封性能分析

建立了螺栓法兰垫片接头整体结构有限元模型,研究了法兰盘厚度、螺栓数目、工作压力、及螺栓预紧力等参数对法兰偏转角和泄漏率的影响。结果发现,由于法兰力矩作用,法兰盘发生偏转,使得垫片上压应力沿径向分布不均,在垫片外缘存在最大压应力环带,环带上最小压应力值决定着接头的密封性能。法兰偏转会影响接头泄漏率,但并非偏转越大,泄漏率越大;在某些情况下,泄漏率甚至随偏转角增大而减小。     

压力容器法兰螺栓疲劳强度浅析

介绍了一种压力容器法兰螺栓疲劳强度的计算方法,通过引入法兰当量受力面积,计算螺栓、法兰和垫片系统的相对刚度Kr,最后根据应力幅法计算螺栓疲劳强度。