高强度螺栓扭矩系数K测定方法

本文阐述了高强度螺栓扭矩系数Ｋ的测定方法。扭矩系数是表征螺栓允许的拉力与所施加的拧紧力矩之间关系的一个重要参数。螺栓联接在拧紧时，为达到所需的预紧力而应施加的拧紧力矩值直接与该螺栓的扭矩系数有关     

表面处理对螺栓拧紧特性的影响分析

针对工程师在进行扭矩系数的计算中缺乏对表面处理的深入认识,忽略了镀层厚度和铬酸盐处理对螺栓扭矩系数的影响,会造成扭矩系数偏差过大,进而对螺栓连接的可靠性造成重大安全隐患的问题,对不同镀锌层厚度和铬酸盐处理的螺栓进行了实验分析,得出了镀锌层厚度和铬酸盐处理对螺栓拧紧特性的影响规律,为螺栓的选型和设计提供了可靠依据。     

不锈钢螺栓应变松弛的长时间试验监测

目的考察不锈钢盖板连接中不锈钢螺栓的应变松弛性能,对不锈钢构件螺栓连接中预紧力螺栓的应用和扭矩的检查提出建议.方法采用实验方法对12个试件中的28个不锈钢螺栓的预拉应变进行了监测,试件包括三种板件表面处理方式(喷砂、拉丝、割痕)和未处理表面情况,以及三种螺栓种类(10.9级镀锌高强螺栓、A4-70不锈钢螺栓、A4-80不锈钢螺栓).结果实验获得了螺栓终拧之后预拉应变47 h以上的应变随时间的变化情况,其中平整度较好的表面处理应变变化早于平整度较差的情况趋于稳定,同时对于设有弹簧垫片的情况未检测到明显应变松弛.结论建议对于平整度较好的表面处理,扭矩检查最佳时间为终拧后20h,而对于平整度较差的情况,扭矩检查最佳时间为终拧后25~30h以后,如果有弹簧垫片的奥氏体不锈钢螺栓无明显应变松弛现象,扭矩检查在终拧后0.5h进行即可.     

高温螺栓法兰连接结构及风险分析

利用Ansys-Workbench,对400.00℃下的螺栓法兰连接系统进行热-结构耦合分析,研究了高温条件下螺栓法兰连接系统的密封性能。结果表明,温度从法兰内壁由内至外逐渐降低,最大应力出现在螺母与法兰盘的接触面上,最大应变出现在垫片上。对常温及400.00℃的垫片进行了密封评定,同时针对高温下连接系统中垫片易密封失效的问题,通过建立垫片强度失效的贝叶斯网络,基于专家评估等一系列方法计算得到先验概率,再利用贝叶斯网络反向推理计算根节点的后验概率并排序,找出导致垫片失效的主要因素,从而提高了垫片在使用过程中的可靠性。     

基于有限元分析的高温管道法兰密封设计

针对石油化工领域内设备的管道法兰连接系统的泄露问题,为提升其安全性,提出了一种法兰密封的设计方法。以某试验台高温管道处的法兰连接系统为研究对象,根据Taylor-Waters法对该连接系统垫片处进行紧密性分析,建立该连接系统的三维有限元模型。进而,对该连接系统进行温度场分析以及对该系统各部件的法兰连接不连续部位进行沿路径的线性化分析,得到法兰、螺栓、垫片的稳态温度场分布。结果表明：法兰内外壁温度具有沿半径方向逐渐降低,沿轴线方向呈先增后减趋势等规律。其次,根据《钢制压力容器——分析设计标准（2005年确认）》,对法兰接头进行强度评定,可知不同工况时,上下法兰、螺栓与垫片应力分布云图均具有对称性,且经多次应力评定,该法兰与螺栓的强度均能满足要求。最后,对垫片作路径分析,得各工况下的垫片压应力均远大于其初始密封比压,该垫片具有良好的密封性。     

环槽型高强度螺栓连接性能试验研究

本文通过对２０个环槽型高强度螺栓连接试件的试验研究，阐明了环槽型高强度螺栓连接构件在静荷载作用下的抗滑移性能，并对动荷载对抗滑移性能的影响进行了探讨，提出了满足规范要求安全度的设计参数。     

螺母垫圈对螺栓法兰接头应力分布影响的有限元分析

建立螺栓法兰垫片整体的有限元模型,进行了DN500螺栓法兰连接系统的紧固实验,验证了有限元模型的合理性。通过控制螺母垫圈宽度及管道介质压力,对比分析了螺母垫圈对垫片及螺栓上应力分布的影响。结果表明,加合理尺寸的螺母垫圈不仅可以增加螺母与法兰面的接触面积,提高垫片上的压应力,而且在螺栓预紧载荷及介质压力高的情况下,可以防止螺栓的弯曲变形及垫片的圧溃失效,提高螺栓的使用寿命,改善螺栓法兰连接系统整体的密封性能。     

螺栓法兰连接系统的载荷变形关系分析

对螺栓法兰连接密封装置在内压、高温又低温等不同操作工况下的螺栓与受力部件的载荷变形关系进行了分析，推导了在不同工况下螺栓载荷的计算公式并对应紧系数、螺栓及受力部件材质等因素的影响作了初步探讨。     

螺栓扭矩拧紧机的现场校准

本文提出采用电脑扭矩显示控制器与电阻应变式传感器配合的方式对螺栓扭矩拧紧机进行现场校准,首先分析了电脑扭矩显示控制器的构成及技术指标,之后探讨了螺栓扭矩拧紧机的扭矩测量原理,最后研究了现场校准方法及误差消除,旨在为相关拧紧机的现场校准实践提供参考.     

高温法兰连接系统温度场的有限元分析

利用有限元软件ANSYS创建法兰连接系统的三维温度场模型,建立螺栓、法兰、垫片间的接触对.设置边界条件及对流传热系数,研究了500 ℃高温条件下炼化装置中法兰连接系统的温度场及热流,并分析了法兰、螺栓、螺纹、螺母、垫片、空气柱的温度分布规律及具体温度值.结果表明:法兰温度从内壁面到外壁面逐渐降低,靠近螺母端外侧温度最低为334.952 ℃;螺栓温度从两端到中间呈现为先增大后减小的规律,螺栓内外侧温差最大值在螺栓的两端;垫片温度沿周向变化很小,垫片温度沿径向由内到外呈线性减小;上、下两段空气柱的温度关于垫片中面对称分布,靠近垫片端内侧温度最高.     

混合结构中钢梁与混凝土墙刚性节点的拟静力试验

通过低周反复加载作用下的拟静力试验,对3个钢梁与混凝土墙刚性节点在地震作用下的破坏机理和抗震性能等特性进行了研究．试验结果表明,钢梁翼缘与封口板之间连接焊缝的焊接质量对节点性能至关重要;钢梁腹板与连接板的高强螺栓连接对节点性能也有较大影响．同时根据试验结果对相关的设计方法提出了具体的建议,例如在满足构造要求的前提下尽量取规格较大的高强螺栓．     

混合结构中钢梁与混凝土墙刚性节点的拟静力试验

通过低周反复加载作用下的拟静力试验,对3个钢梁与混凝土墙刚性节点在地震作用下的破坏机理和抗震性能等特性进行了研究.试验结果表明,钢梁翼缘与封口板之间连接焊缝的焊接质量对节点性能至关重要;钢梁腹板与连接板的高强螺栓连接对节点性能也有较大影响.同时根据试验结果对相关的设计方法提出了具体的建议,例如在满足构造要求的前提下尽量取规格较大的高强螺栓.     

钢结构T型连接节点受力性能试验研究

对不同构造形式的10个T型连接节点试件进行试验研究,分析了构造变化对T型件连接承载能力及高强度螺栓受力性能的影响.试验结果表明:高强度螺栓拉力存在撬力现象,T型连接表现出典型半刚性特性.T型件翼缘厚度、螺栓直径及螺栓间距等构造因素对连接节点承载能力及高强度螺栓受力产生不同程度的影响,设计中可根据具体情况选择最优的构造形式.研究结果可供工程应用参考.     

Q345级大圆孔高强度螺栓连接承压性能研究和设计建议

目的研究大圆孔高强度螺栓的受力性能和破坏模式,为此类高强度螺栓连接提供设计依据．方法利用经过验证的有限元模型,采用通用有限元软件ANSYS对含大圆孔承压型高强度螺栓连接进行分析,并对比欧洲规范和美国规范关于大圆孔的设计方法．结果欧洲规范是在原设计公式的基础上乘折减系数0．8;而美国钢结构规范中扩大孔则是套用原公式,标准孔和扩大孔带入不同的栓孔至板边缘净距,折减系数约为0．9,欧洲规范更加偏保守．有限元计算结果表明按照美国规范计算有部分连接偏于不安全,可能是与对破坏模式的预测不符造成的．结论根据有限元的计算结果,扩孔后螺栓连接的破坏模式没有发生变化,大圆孔承压设计值折减系数介于0．8-1．0,参考美国规范和欧洲规范中对高强度螺栓扩孔折减系数的规定,可偏保守的取0．8．     

高温波齿复合垫片的循环压缩回弹性能

研究了柔性石墨金属波齿复合垫片在500℃时的加载速度对循环压缩回弹性能的影响.在试验温度为500℃时,对垫片进行加载速率分别为0.5 MPa/s和1 MPa/s的循环加载试验,得到垫片的应力-变形量曲线;通过计算压缩率和压缩模量,再拟合出相应的压缩-回弹本构方程.结果表明,500℃时波齿复合垫片的压缩模量随加载速率增大而增大;经过第一次压缩后,在随后的循环压缩过程中垫片的压缩模量变化较小,但显著高于初始压缩模量;垫片的最大压缩量均随循环次数而增加,表现出明显的棘轮效应,为保证连接紧密性需考虑垫片变形量;根据文章拟合的回归系数可以推测出在不同加载速率下,该类型波齿复合垫片的压缩回弹性能.     

不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验

目的 研究不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移性能,为摩擦型不锈钢螺栓连接在建筑上的应用以及为编不锈钢规程提供试验依据.方法 对奥氏体316不锈钢板的螺栓连接节点摩擦面的抗滑移系数进行试验研究,包括10.9级高强度螺栓、奥氏体不锈钢A4-70和A4-80螺栓,摩擦面处理方法采用拉丝、喷砂、割痕、不处理四种.结果 抗滑移效果最好的是拉丝处理,其次是割痕处理,喷砂处理的抗滑移效果最差,甚至比没有经过处理的亚光表面更差;除A4-70外,10.9级和A4-80螺栓都可达到设计预紧力要求.结论 不锈钢A4-70螺栓没有达到规范中的设计预紧力要求,建议通过进一步的研究提高其扭矩系数;对于上述4种摩擦面处理方法,总体抗滑移效果较差,因此若要在不锈钢结构中使用摩擦型螺栓,不锈钢摩擦面的处理工艺有待于进一步开发.     

基于MonteCarlo法管道连接法兰泄漏概率计算

运用有限元软件Ansys对螺栓法兰接头进行模拟,得到了在预紧和操作工况下垫片的应力分布,计 算出不同内压工况下垫片的应力。采用MonteCarlo法在管道工作压力不断波动时进行可靠性分析,创建极限方程 并根据极限方程应用大型软件Matlab以变量的分布类型对变量进行反复随机抽样,计算出不同工作压力下螺栓法 兰泄漏的概率。分析结果表明,工作压力的波动产生的附加载荷对螺栓法兰泄漏会产生很大的影响,必须加以足够 的重视。     

新型装配式剪力墙水平连接装置的力学性能

装配式剪力墙结构连接节点/水平接缝的力学性能对装配式结构起着至关重要的作用,为了提高装配式剪力墙结构的抗震性能,本文结合消能减震技术设计研发了一种新型装配式剪力墙水平连接装置。通过该设计,制作了2种不同螺栓数量的水平连接装置,并对其进行了不同正弦加载频率下的动态力学性能试验,探究了不同螺栓预紧力、加载频率及螺栓数量对装置力学性能的影响规律;探究了装置摩擦升温对其力学性能的影响规律。结果表明:该装置在保证结构可靠连接的同时,又能依靠装置的内部摩擦消耗大量地震能量,从而有效减小结构地震响应,保护主体结构。此外,螺栓预紧力与装置的耗能能力和割线刚度基本呈线性关系,但对等效阻尼比影响不大;水平连接装置的力学性能几乎不受加载频率的影响;增加螺栓数量可大幅提高装置耗能能力;螺栓预紧力与加载频率均是装置温度升高的重要影响因素,但装置温度变化对其力学性能影响不大。     

钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式连接节点非线性有限元分析

采用有限元程序ANSYS对钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式连接节点进行单调加载和循环加载作用下的受力性能分析.有限元分析结果与试验基本吻合.在此基础上对节点进行了参数分析,研究了轴压比、钢管柱壁厚度、核心混凝土强度、螺栓级别及直径对节点受力性能影响.结果表明,轴压比和钢管柱壁厚度对节点受力性能影响较大.     

非标法兰连接系统结构设计及应力分析

法兰、垫片、螺栓连接系统是压力容器及管道设计中的重要内容,同时也是工程设计及使用过程中容易出现问题的关键部位.由于工程应用需要,对公称直径为450 mm的非标管道法兰、垫片、螺栓以及阀门连接系统进行了设计,开发出膨胀石墨和0Cr18Ni10Ti两种材料覆合的新型垫片.同时,将该系统作为一个整体,考虑到法兰旋转、内压对法兰、垫片、螺栓以及阀门的受力与变形的影响,应用三维有限元技术,分析在螺栓预紧过程和加压过程中法兰连接系统的整体应力分布.结果表明,法兰、螺栓等的应力强度满足要求,垫片应力及残余压紧压力满足密封要求,设计的非标法兰连接系统结构合理,应力分布均匀,使用情况良好.