法兰联接强度和密封性能的有限元分析

文直接利用软件所提供材料单元，可以观察到当材料在不同的本文建立法兰垫片连接的简化三维模型，通过Workbench 压力下完全卸载，垫片并没有沿原来路线返回，且压力越大，对密封垫片进行有限元模拟仿真，得出在某一位移载荷下垫变形也越大。

片的压缩回弹性曲线，观察垫片在加载和卸载时所受压力变画好网格，图3是网格模型，其中为便于分析，螺栓螺母在化，为垫片分析及设计提供依据，减少试验成本。

图中省略，简化分析，定义均布位移载荷在法兰端面上，时间步为2，即0s ~1 s内均匀增加，1 s~2 s内均匀减少，位移载荷设垫片密封是一种广泛运用压力容器、连接管道等连接处静置为0.05 mm。

图4是载荷步设置，在1 s时，位移达到最大值密封，当垫片预紧到一定量时，需要保证最低载荷，从而实现0.05 mm，对下法兰设定全约束。

密封。

垫片的压缩回弹性能影响其密封性好坏，是重要的力学[1]性能。

垫片在两构件之间传递压力，受到压紧力而表现出高度[2]的非线性与复杂的时滞性，也就是当垫片完全卸载时，其位移不会回复到原来位置，仍然有少部分压缩量。

当垫片收缩量小于一定值，此时垫片不会受压，意味着密封失效。

因此，本文基于有限元仿真，模拟出垫片在某一压缩量的位移载荷下卸载 图3 网格模型 图4 载荷步设置后所表现的曲线特性，用于分析垫片由于松动而使外载荷压缩 3 求解与分析量变化时，垫片所受压强是否大于流体介质的压强。

设定Normal Gasket Pressure与Normal Gasket Total Closure求1 垫片密封原理解，将二者结果表征于一张图标上，如图5所示，即为所求垫片[3]垫片密封一般由法兰、垫片、螺栓等组合而成，垫片需要在位移载荷0.05 mm下所对应的压强闭合曲线，如果将位移与压在接合面密封，且对流体介质而言，不发生渗透与腐蚀，还要强取正，其反映的正是垫片压缩回弹性曲线，与材料设定曲线能承受高温高压，垫片受到压缩后，由于自身发生弹性或塑性趋势一致。

收稿日期:2007-09-26作者简介:蔡永梅(1981-),女,宁夏石嘴山人,助教,硕士,主要从事化工过程机械方面的研究。

文章编号:1000-7466(2008)02-0032-04非标准法兰的有限元分析及可靠性设计蔡永梅1,张瑞革2,谢禹钧1(1.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001;2.深圳巨涛机械设备制造有限公司,广东深圳 518068)摘要:非标准法兰的最大工作压力是其安全、正常工作的重要技术参数,应用ANSYS 对某非标准法兰进行强度分析,得到了在工作载荷作用下法兰的内应力分布状况,对法兰各部分结构进行了强度校核。

利用M onte Carlo 数值计算方法对其随机变量进行抽样,得出了法兰工作时的安全可靠度以及所能承受压力的数学期望。

通过有限元及可靠性分析,掌握了法兰各部分结构的强度储备情况。

关键词:法兰;AN SYS;有限元;应力分析;可靠性中图分类号:TQ 050.3;T B 115 文献标志码:AFinite Element Analysis of Nonstandard FlangesC AI Yong -mei 1,ZHANG Ru-i ge 2,XIE Yu -jun 1(1.School of Mechanical Engineering,Liaoning University of Petroleum &Chemical Technology ,Fushun 113001,China; 2.Shenzhen Jutal M achinery Equipment Co.Ltd.,Shenzhen 518068,China)Abstract :Now standard of strength calculation has not com e on about so me special nonstandardflange,but the m ax imum wo rking pressure is an important parameter for safe w orking of flang e.ANSYS is applied to analysis the nonstandard flange strength,its stress distribution status is ob -tained and str ength of its structure is inspected.U sing M onte Car lo numerical calculating method to sam pling random variable,obtain flang e w or king reliability and m athem atical ex pectatio n ofbearing pressure.T hrough finite element and reliability analysis,the structure streng th reserve state is fully grasped.Key words :flange;ANSYS;finite elem ent;stress analysis;reliability随着工业技术的不断发展,为了满足各种工艺要求,非标准结构压力容器应用在很多场合,在许多机械设备的连接和封口处,大多采用法兰作为连接部件,非标准法兰也随着设备的要求出现。

·汽轮机中分面法兰刚度与密封性能分析及优化吴方松,尹刚,尹华劼,王星钊,赵锦,杨燕,龚露(东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:汽轮机中分面法兰密封性是汽轮机安全、稳定和高效运行的基石,是汽轮机制造厂商核心技术问题之一。

影响中分面密封性的因素很多,如螺栓拧紧力、密封内压、温度、中分面加工精度和法兰结构等。

文章为了研究汽缸中分面结构参数是如何影响法兰刚度,进而影响中分面密封性,特设计了3个典型汽缸系列,每个系列设计8组不同高宽比(H/T)。

通过分析各系列汽缸模型不同高宽比与汽缸内承压面应力的关系,研究两者之间变化规律,找出最优高宽比。

同时,通过研究3个典型汽缸系列的最优高宽比,推导出最优高宽比随着汽缸类型变化的规律。

关键词:中分面,密封性,高宽比,汽轮机中图分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)03-0010-06 Rigidity and Sealing Performance Analysis andOptimization of Steam Turbine Split FlangeWU Fangsong,YIN Gang,YIN Huajie,WANG Xingzhao,ZHAO Jin,YANG Yan,GONG Lu(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:The sealing performance of split flange in steam turbine is the cornerstone of safe,stable and efficient operation of steam turbine,and has been one of the core technical problems of steam turbine manufacturers.There are many factors affecting the sealing performance of the split,such as bolt tightening force,internal pressure,temperature,machining accuracy of the split and flange structure.In this paper,in order to study how the structural parameters of casing split affect the flange rigidity and the sealing performance of casing split,three typical casing series are designed,and each series is designed with8groups of different height-width ratio(H/T).By analyzing the relationship between different height-width ratio of each series of casing models and the stress of pressure bearing surface in the casing,and studying the variation law between them,the optimal height-width ratio is found out. At the same time,by studying the optimal height-width ratio of three typical casing series,the law of the optimal height-width ratio changing with the casing type is deduced.Key words:split flange,sealing,performance,steam turbine第一作者简介:吴方松(1986-),男,硕士研究生,高级工程师,毕业于西安交通大学能源与动力工程及其自动化专业,现主要从事汽轮机产品设计工作。

法兰盘的加工工艺设计毕业论文目录1. 内容描述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究内容 (5)1.4 研究方法 (6)2. 法兰盘概述 (8)2.1 法兰盘的定义及应用领域 (9)2.2 法兰盘几何形状及材料种类 (10)2.3 法兰盘加工要求及重要性能指标 (11)3. 法兰盘加工工艺分析 (12)3.1 传统加工工艺的分析与局限性 (14)3.2 新型加工工艺的探究 (15)3.2.1 激光切割 (16)3.2.2 电火花加工 (17)3.2.3 EDM 模具加工 (19)3.2.4 快速原型制作技术 (21)4. 法兰盘加工工艺设计 (22)4.1 设计目标与原则 (23)4.2 加工路径优化设计 (24)4.3 加工参数确定与仿真 (26)4.3.1 刀具选型 (27)4.3.2 加工速度与进给率 (28)4.3.3 切削液选择 (30)4.4 剩余应力控制及表面处理 (31)5. 项目实施与结果验证 (33)5.1 加工流程及设备选择 (34)5.2 加工样品制作与检测 (35)5.2.1 尺寸精度检验 (36)5.2.2 表面质量检验 (37)5.2.3 功能性能检验 (39)5.3 结果分析与讨论 (40)6. 结论与展望 (41)6.1 结论总结 (42)6.2 研究成果的意义 (43)6.3 今后研究方向 (44)1. 内容描述法兰盘是一种常见于工业管道的连接部件，在现代机械和自动化工程中占有举足轻重的地位。

本论文旨在深入探讨法兰盘的加工工艺设计，并为其提供一套高效的制造方案。

论文首先回顾了法兰盘材料学和力学特性的基本概念，以及其在工业管道系统中的应用和重要性。

就法兰盘的尺寸规格、材料选择、加工技术和质量检测标准等方面进行了详细阐述。

所选材料必须具有良好的机械性能和抗腐蚀能力，从而保证法兰盘在各使用环境中都能保持稳定的工作性能。

本论文采用有限元分析对不同材料和尺寸的法兰盘进行了模拟测试，并评估其应力分布和强度。

基于ANSYS Workbench的法兰螺栓有限元分析
马宇恒;褚浩然;郑博文;徐卫;张禹;佟晓磊
【期刊名称】《锻压装备与制造技术》
【年(卷),期】2024(59)2
【摘要】法兰螺栓连接结构是设备中必不可少的部件之一,对整个设备的正常运行起着十分重要的作用。

现以某燃烧炉的法兰螺栓连接结构进行有限元分析,通过三维绘图软件进行模型的建立,导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,并对法兰螺栓赋予相应的材料属性以及载荷约束。

通过求解得到Von-Mises应力图。

同时针对法兰中的垫片也进行了分析,对法兰整体的密封性能进行了研究。

该结果对在ANSYS Workbench中模拟法兰和螺栓连接方面的问题提供了参考。

【总页数】5页(P89-93)
【作者】马宇恒;褚浩然;郑博文;徐卫;张禹;佟晓磊
【作者单位】中国辐射防护研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TH131
【相关文献】
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现有管道的连接方式:1.法兰连接:法兰连接是将垫片放在固定在两个管口上的一对法兰中间，用螺栓拧紧使其紧密结合的可拆卸连接。

(因此，法兰连接设计要解决的主要问题是防止介质泄漏)1.法兰连接的优缺点:法兰连接具有良好的强度和密封性，适用尺寸范围广，可应用于设备和管道上，因此应用最为广泛。

但法兰连接不能快速拆装，制造成本高。

2.法兰的分类:整体法兰、松套法兰和任意法兰。

整体法兰:(1)，平焊法兰。

法兰焊接在设备筒体或管道上，制造容易，用途广泛，但刚性差。

法兰受力后，法兰的矩形截面轻微转动，与法兰连接的筒壁或管壁弯曲变形。

因此，在靠近凸缘的圆筒壁的横截面上将产生额外的弯曲应力。

因此，平焊法兰适用的压力范围较低(PN<4.0MPa)。

(2)焊接法兰也叫高颈法兰或长颈法兰。

颈部的存在提高了法兰的刚度，同时由于颈部根部的厚度比圆筒厚，根部的弯曲应力减小。

另外，法兰与筒体(或管壁)的连接是对接焊缝，比平焊法兰的角焊缝要好。

焊接法兰焊缝强度好，适用于压力、温度高或设备直径大的场合。

松套法兰:法兰不直接固定在壳体上或虽固定但不能保证法兰和壳体整体承受螺栓载荷的结构，归类为松套法兰，如松套法兰、螺纹法兰、搭接法兰等。

松套法兰的法兰可由与设备或管道不同的材料制成，用于铜、铝、陶瓷、石墨和非金属材料制成的设备或管道。

受力后没有额外的弯曲应力，只适用于压力较低的场合。

螺纹在高压管道中应用广泛，法兰对管壁产生的附加应力较小。

但这种法兰刚性低，厚度厚，一般只适用于压力较低的容器。

任意法兰:任意法兰与壳体连接，其刚度比整体法兰差，如未焊透的焊接法兰。

3.石化行业常用法兰标准:一个是压力容器法兰标准，一个是管道法兰标准。

(1)压力容器法兰的标准可分为A级平焊法兰、B级平焊法兰和长颈焊接法兰。

平焊法兰:直接与容器的筒体或封头焊接在一起。

在拧紧和工作过程中，容器壁上会受到一定的附加弯矩，法兰本身的刚度也较小，适用于压力等级低、筒体直径小的范围。

法兰连接设计计算手册一、法兰类型与规格根据不同应用场合，法兰连接的类型多种多样。

常见的类型有平焊法兰、对焊法兰、承插焊法兰、松套法兰等。

规格主要取决于法兰的标准，如国标、美标、德标等。

在设计时，需根据管道的介质、压力、温度等参数选择合适的法兰类型与规格。

二、螺栓预紧力计算螺栓预紧力是保证法兰密封的重要因素。

预紧力过小可能导致泄漏，过大则可能使螺栓断裂。

预紧力的计算需考虑螺栓的截面积、材料的弹性模量、法兰的刚度等因素。

常用的预紧力计算公式为：F=KxπdxF=KxπdxF=Kxπd×n×P 其中，F为预紧力，K为预紧系数，d为螺栓直径，n为螺栓数量，P为管道工作压力。

三、法兰面压力设计法兰面压力是法兰能够承受的最大压力。

在设计时，需考虑管道内部的压力波动以及外部载荷对法兰的影响。

法兰面压力的计算公式为：P=pmax+ΔP+F 其中，P为法兰面压力，pmax为管道内部最大工作压力，ΔP为压力波动，F为外部载荷。

四、垫片选择与压紧力垫片是影响法兰密封性能的关键因素。

选择合适的垫片材料和规格可以保证法兰的密封性能。

垫片的压紧力需通过实验确定，通常在安装时通过施加螺栓预紧力来达到所需的压紧力。

五、法兰刚度与稳定性分析法兰刚度与稳定性是评估法兰性能的重要指标。

在设计时，需对法兰进行刚度与稳定性分析，以确保法兰在使用过程中不会发生变形或失稳。

常用的分析方法有有限元分析和实验测试。

六、疲劳强度评估疲劳强度是指法兰在交变载荷作用下抵抗破坏的能力。

在设计时，需对法兰进行疲劳强度评估，以确保法兰在使用过程中不会因疲劳而失效。

常用的评估方法有应力分析法和寿命预测法。

七、温度影响与热膨胀计算温度对法兰的性能和使用寿命有较大影响。

在设计时，需考虑温度变化对法兰的影响，尤其是热膨胀对法兰尺寸和密封性能的影响。

热膨胀计算公式为：ΔL=αLΔTΔL=αLΔTΔL=αLΔT其中，ΔL为热膨胀长度，α为材料的热膨胀系数，L为法兰长度，ΔT为温度变化量。

硫化罐封头法兰刚度的有限元分析赵常铭;金志浩;汤方丽;代立鹏【摘要】根据 ASME 标准，法兰刚度变化可由法兰转角反映。

对某硫化罐进行分析，利用 ANSYS 有限元软件进行有限元计算，对封头法兰端面定义路径并由路径上点位移换算成路径转角。

通过改变尺寸参数，最终得到封头法兰端面不同位置刚度变化规律并指出硫化罐端盖部分易发生泄漏位置。

%According to the ASME standard, the change of stiffness of flange can be reflected by the flange deflection angle. In this paper, the finite element computation of a vulcanizing boiler was carried out by using the finite element software ANSYS, the path on the end of head flange was defined, and point displacement on the path was converted into a path deflection angle. By changing the size parameter, change rule of rigidity of the end of head flange in different position was obtained, and the easy leakage location was pointed out.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P1309-1311)【关键词】硫化罐;齿啮式快开结构;法兰刚度;有限元【作者】赵常铭;金志浩;汤方丽;代立鹏【作者单位】沈阳化工大学，辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学，辽宁沈阳110142;沈阳化工大学，辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学，辽宁沈阳 110142【正文语种】中文【中图分类】TQ050.2硫化罐广泛应用于橡胶制品的硫化，是橡胶工业的重要生产设备，由于大多橡胶制品的硫化过程均为间歇式操作，故硫化罐端盖一般采用齿啮式快开结构。