外弯矩和元件蠕变对螺栓法兰连接力学性能的影响.pdf

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1、2012年11月润滑与密封Nov．2012第37卷第11期LUBRICAT【ONENGINEERINGVo1．37No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．11．007外弯矩和元件蠕变对螺栓法兰连接力学性能的影响刘麟顾伯勤(1．常州大学机械工程学院江苏常州213016；2．南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京210009)摘要：在考虑连接结构承受外弯矩作用和螺栓、法兰及垫片蠕变的基础上，建立高温螺栓法兰连接结构的变形协调分析方程，采用解析方法研究连接结构承受外弯矩和蠕变对连接结

2、构力学行为的影响。结果表明，外弯矩作用下，受拉侧的法兰转角增大，螺栓伸长量减小，垫片应力增大；受压侧的情况则相反。在相同的工作条件下，考虑蠕变时，温度越高，法兰转角、法兰变形量和垫片应力减小幅度越大。外弯矩引起的垫片受拉侧应力下降和元件的蠕变是连接结构密封失效的重要原因。关键词：螺栓法兰连接；力学行为；外弯矩；蠕变中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：0254—0150(2012)11—031—4EfectofExternalBendingMomentandElementCreeponMechanicalBe

3、haviorofBoltedFlangedConnectionsLiuLinGuBoqin(1．CollegeofMechanicalEngineering，ChangzhouUniversity，ChangzhouJiangsu213016，China；2．CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，NanjingJiangsu210009，China)Abstract：Consideringtheexternalben

4、dingmomentandthecreepofbolt，flangeandgasket，thedeformationcompatibil—ityequationofthehightemperatureboltedflangedconnectionswasestablished．Theeffectofexternalbendingmomentandelementcreeponmechanicalbehaviorofconnectionswasinvestigated．Theresultsindicatethatfla

5、ngerotationisdecreasedandboltdeformationisincreasedontensionsidewiththeincreaseofexternalbendingmoment，towhichthesituationisoppositeoncompressionside．Becauseoftheelementcreepofconnections，flangerotationanddeformation，gasketstressaredecreasedandboltdeformationi

6、sincreasedwithtime．Thegasketstressdecreasingontensionsidecausedbyexternalbendingmomentandelementcreepisthekeyparameterthatleadstosealingfailureofconnections．Keywords：boltedflangedconnections；mechanicalbehavior；externalbendingmoment；creep螺栓法兰连接密封广泛应用于现代工业中的石油造成

7、连接结构泄漏失。化工、核能、航天、电力等领域，是现代过程工业装迄今为止，国内外研究螺栓法兰连接结构大多采备中最主要的连接形式之一，其失效形式主要表现为用数值模拟方法，研究重点主要集中在各元件的强度泄漏。螺栓法兰连接结构在工作过程中，除承受介质和垫片平均应力方面，考虑连接结构承受外弯矩及其压力和螺栓载荷外，还往往承受因管道与设备位移及元件蠕变的连接结构整体力学特性的解析计算方法研自身热变形等引起的外载荷作用，其中外弯矩是主要究，尤其是对垫片应力分布影响的研究较少。本的外载荷作用形式。垫片应力作为螺栓法兰连接密封文作者

8、建立了连接结构整体力学特性的解析计算方的主要决定因素，外弯矩对起密封作用的垫片应力分法，研究了连接结构承受外弯矩和元件蠕变对于连接布具有重要影响。高温螺栓法兰连接结构在工作过程结构密封性能的影响，对于高温连接结构泄漏率的预中，由于部件的蠕变松弛使垫片应力逐渐减小，最终测和控制具有重要意义。1螺栓法兰连接结构力学行为分析基金项目：国家自然科学基金项目(1087