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重慶法蘭是壓力容器中最常見的部件。經常遇到有朋友問,如果一個重慶法蘭需要分析其應力,并評定其安全性,應該選擇采用什么樣的模型以及邊界條件,是否一定要建配對法蘭,墊片,螺栓螺母,采用三維模型接觸分析呢?
我的意見是:一般情況下,如果只是重慶法蘭的分析,大可不必三維接觸分析。重慶法蘭分析采用平面模型不但計算量低而且計算的更為準確。
規范中的WATERS法計算重慶法蘭就是采用的軸對稱模型。分析中用軸對稱,然后結合規范中的載荷施加方法,就很容易獲得重慶法蘭的邊界條件。
邊界條件為:
施加內壓,墊片壓緊力Pf和操作工況的螺栓作用力Pb。
但是認真想一想,我們用常規的Waters法計算重慶法蘭時,采用的是操作工況的螺栓載荷嗎?
我們的重慶法蘭很多時候是預緊狀態控制的!
由介質壓力以及有關墊片參數m,y和墊片有效寬度b計算所得的操作狀態下螺栓力Wm僅用來確定設計狀態下的最小螺栓截面積,如果將其作為實際的螺栓安裝預緊力,是不能保證重慶法蘭接頭密封要求的,很大概率是要泄露。
另外墊片被壓縮時,是外緊內松的,墊片處的Pf=2mPc,等效力不是均勻分布的,而且對內壓,墊片載荷Pf,螺栓力Pb,其三者是無法平衡的。
所以采用這種邊界條件,計算出來的重慶法蘭,可以發現,重慶法蘭部分都是應力比較低的,分析的計算結果用來評定法蘭本體,是完全不可信的。