1. Factores que influyen en la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida

Según muchos estudios, La máxima capacidad de carga de las conexiones de brida se ve afectada por una variedad de factores, incluyendo el grosor de la placa de brida, el número de tornillos, La distancia entre la brida y la tubería de acero, y la fuerza del material. Por ejemplo:

• Espesor de placa de brida : El grosor de la placa de brida tiene un impacto significativo en la capacidad de carga. Los estudios han demostrado que cuando aumenta el grosor de la placa de brida, La capacidad de carga de la conexión de la brida aumenta. Por ejemplo, Algunos estudios han señalado que el grosor de la placa de brida debe ser mayor de 14 mm para reducir la reducción de la capacidad de carga causada por la deformación plástica.
• Número y diseño de pernos : El número y el diseño de los pernos también tienen un impacto importante en la capacidad de carga de las conexiones de brida. Por ejemplo, Aumentar el número de pernos puede mejorar la resistencia a la fatiga y la estabilidad general de la conexión .
• Resistencia del material : La capacidad de carga de la conexión de la brida también está estrechamente relacionada con la resistencia del material utilizado. Por ejemplo, el uso de aceros de alta resistencia (como Q690) puede mejorar significativamente la capacidad de carga final de las conexiones de brida. .

2. Simulación experimental y numérica de la máxima capacidad de carga

Múltiples estudios de simulación experimental y numérica han verificado la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida:

• Investigación experimental : A través de experimentos de tamaño completo, Los investigadores encontraron que las conexiones de brida se manifiestan principalmente en dos modos de falla en el estado límite: Una es que la deformación plástica excesiva de la placa de brida conduce a una disminución en la capacidad de carga de carga; el otro es que el rendimiento de la tubería de acero conduce a una falla de la conexión. en adición, Para diferentes tipos de conexiones de brida (tales como bridas de cuello y bridas soldadas), Los resultados experimentales muestran que el grosor de la placa de brida y el número de pernos son parámetros clave que afectan la capacidad de carga de carga.
• Simulación numérica : El análisis de elementos finitos se usa ampliamente para predecir la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida. Por ejemplo, a través de la simulación de software ANSYS, Se descubrió que aumentar el grosor de las placas de brida y el número de pernos puede mejorar significativamente la rigidez y la capacidad de carga de la conexión. . en adición, Para diseños específicos (tales como conexiones de brida con placas de refuerzo de un solo viento), El modelo de elementos finitos es consistente con los resultados experimentales bien. .

3. Análisis teórico de la capacidad de carga final

El análisis teórico revela además la regularidad de la capacidad de carga de la conexión de brida:

• Fórmula de capacidad de carga : La investigación muestra que la máxima capacidad de carga de la conexión de brida se correlaciona positivamente con su grosor, Mientras que la relación es más pequeña con la longitud de la placa de conexión y el grosor del acero angular. .
• Modo de falla : Los principales modos de falla de la conexión de brida incluyen la deformación plástica, aflojamiento de pernos y rendimiento de tubería de acero. Por ejemplo, Los pernos sueltos pueden causar fatiga de la conexión bajo carga cíclica, como la carga del viento o la acción del terremoto.

4. Aplicación y mejora

Para aplicaciones de ingeniería práctica, Los investigadores han propuesto una variedad de medidas de mejora:

• Fortalecer el diseño : Al aumentar el grosor de la placa de la brida, Uso de acero de alta resistencia o canal de unión de acero, La capacidad de carga y la vida de fatiga de la conexión de la brida pueden mejorarse significativamente.
• Diseño optimizado : La disposición razonable de los pernos y el aumento del número de pernos puede mejorar la rigidez general y la estabilidad de la conexión .
• Nueva estructura : Por ejemplo, El uso de la conexión de brida de rigidez múltiple puede mejorar aún más la capacidad de carga y la rigidez.

en conclusión

Basado en el análisis anterior, La máxima capacidad de carga de las conexiones de brida de la torre de tubería de acero se ve afectada por una variedad de factores, incluida la resistencia del material, espesor de placa de brida, Número de pernos y método de diseño. A través de una combinación de experimental, simulación numérica y análisis teórico, La capacidad de carga de las conexiones de brida se puede predecir y optimizar de manera efectiva. Al mismo tiempo, En proyectos reales, Se deben seleccionar materiales y parámetros de diseño apropiados de acuerdo con necesidades específicas, y se deben tomar medidas de mejora correspondientes para mejorar la seguridad y la confiabilidad de la conexión.

¿Cómo afecta específicamente el grosor de la placa de brida la capacidad de carga final de la conexión de brida de la torre de tubería de acero??

De acuerdo con la información que he buscado, El grosor de la placa de la brida tiene un impacto significativo en la máxima capacidad de rodamiento de la conexión de brida de la torre de tubería de acero. Específicamente, El aumento en el grosor de la placa de la brida puede mejorar la resistencia y la rigidez de los nodos de la brida, Reduzca la deformación de la placa de brida y la concentración de tensión en la conexión entre la placa de brida y el material principal, mejorando así la máxima capacidad de carga de la conexión de brida. sin embargo, Cuando el grosor de la placa de brida alcanza un cierto valor, Su efecto en mejorar la capacidad de carga final se debilitará gradualmente, e incluso puede aumentar el uso de material innecesario debido a la placa de brida demasiado gruesa, resultando en una disminución de la eficiencia económica.

En aplicaciones prácticas, La elección del grosor de la placa de la brida requiere una consideración integral del rendimiento y la economía del rodamiento de carga. Por ejemplo, Para bridas forjadas de la torre de tubería de acero de ultra alta presión, Aunque el aumento en el grosor de la placa de brida puede mejorar la rigidez inicial y el rendimiento de la tensión del nodo del nodo, También aumentará el estrés adicional generado por la fuerza de indicación en el perno, afectando así la precarga de pernos y la estabilidad a largo plazo de los nodos. Por lo tanto, El diseño del grosor de la placa de la brida debe seleccionarse lo más razonable posible para lograr la mejor economía y seguridad al tiempo que cumple con la seguridad estructural..

en adición, El grosor de la placa de brida también tiene un cierto impacto en la fuerza del perno. Cuanto mayor es la fuerza de precarga del perno, cuanto mayor es la rigidez inicial de la placa de la brida, Pero la fuerza de precarga excesiva del perno puede causar una fuerza de precarga insuficiente del perno, que afectará la capacidad de carga del nodo. Por lo tanto, Al diseñar el grosor de la placa de la brida, También es necesario considerar la influencia de la fuerza de precarga de perno para garantizar que la fuerza de precarga de perno esté dentro de un rango razonable.

El grosor de la placa de la brida tiene una influencia importante en la capacidad final de los cojinetes de la conexión de brida de la torre de tubería de acero.

¿Cuáles son las principales diferencias entre la investigación experimental y la simulación numérica para predecir la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida?

Las principales diferencias entre la investigación experimental y la simulación numérica para predecir la capacidad de carga de carga máxima de la conexión de brida se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:

1. Diferencias en la capacidad de carga de carga :
   • existir entre ellos, La diferencia en la capacidad de carga de las articulaciones de la brida entre los experimentos y las pruebas numéricas fue 14.76%, mientras que la diferencia en las articulaciones de la carcasa fue 18.83%. Esto muestra que los resultados de la simulación numérica son ligeramente más altos que los resultados de la prueba de laboratorio, Probablemente porque la simulación numérica cumple mejor con las condiciones de carga ideales .
2. Diferencias en el proceso de carga :
   • La articulación de la brida se desarrolla rápidamente en la etapa inicial, con una ligera disminución de la rigidez después del rendimiento, Y luego la carga se estabiliza, Mostrar una buena capacidad de carga en etapa tardía. En contraste, La rigidez de la articulación de la carcasa es ligeramente mayor que la de la articulación de la brida, y la máxima fuerza es 2.85 veces la de la articulación de la brida. El mecanismo de transmisión de la fuerza es claro y la distribución de carga es uniforme, mostrando una buena ductilidad y capacidad de carga de carga final. .
3. Diferencias en las propiedades del material :
   • existir mientras tanto, Los resultados de la prueba de flexión de IPCBI con CSW muestran que a pesar de la falla de flexión, Se mostró un excelente rendimiento de flexión. Esto es consistente con los resultados de las simulaciones numéricas., Mostrando un efecto significativo de CSW en la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida .
4. Efectos de los parámetros del modelo :
   • existir entre ellos, La capacidad de rodamiento de los rodamientos deslizantes en dos formas transversales de CFST-1 y CFST-2 en la parte superior de la columna fue la simulación numérica y la comparación experimental. Los resultados muestran que la capacidad de carga de la simulación de Fe no ha disminuido significativamente, y aunque hay ciertos errores, El error está dentro de un rango aceptable. Esto muestra que la simulación numérica puede predecir mejor la capacidad de carga de las conexiones de brida .
5. Diferencias en las condiciones de carga :
   • En la verificación del modelo de elementos finitos, El error entre la carga límite y la prueba del modelo de elemento finito está dentro 15%, y la curva de deflexión de carga límite, Límite de la curva de deformación axial de carga y los resultados de la prueba son consistentes bien, indicando que el modelo de elementos finitos es más preciso.

Las principales diferencias entre la investigación experimental y la simulación numérica en la predicción de la capacidad de carga de carga final de la conexión de brida se encuentran en los valores numéricos específicos de la capacidad de carga de carga, los detalles del proceso de carga, y el reflejo de las propiedades del material. Las simulaciones numéricas a menudo pueden cumplir con las condiciones de carga ideales, proporcionando así resultados de predicción más precisos.

¿Cuáles son los detalles de diseño de la nueva conexión de brida de rigidez múltiple y sus ventajas específicas para la capacidad de carga y la rigidez?

Los detalles de diseño de la nueva conexión de brida de rigidez múltiple y sus ventajas específicas para la capacidad de carga y la rigidez son los siguientes.:

Detalles de diseño

1. Estructura de endurecimiento de múltiples anillos : La nueva conexión de brida de rigor múltiple adopta un diseño de rigidez de múltiples anillos, que puede mejorar significativamente la capacidad de carga del nodo de brida. Específicamente, La capacidad de carga del rigor múltiple se puede aumentar en 50% a 80% En comparación con los nodos de tubería de acero de rigidez de un solo anillo.
2. Nodos de brida rígida interna y externa : Además del rigor múltiple, La nueva conexión de brida también presenta el diseño de nodos de brida rígida interna y externa. Este diseño no solo mejora la capacidad de carga del nodo, pero también salva sobre 2% de material.
3. Pernos de alta resistencia y refuerzo : En aplicaciones prácticas, Configurar pernos y refuerzo de alta resistencia puede mejorar aún más la capacidad de carga y la rigidez inicial del nodo. Por ejemplo, El perno de alta resistencia a los 12.9 tiene una mayor fuerza previa a la tensión y una capacidad de carga final, Mientras que las costillas de rigidez pueden proteger las soldaduras de la placa de brida y las paredes de la columna, fortaleciendo la capacidad de trabajo coordinada .

Ventajas específicas de la capacidad de carga y rigidez

1. Capacidad de carga mejorada : La capacidad de carga de la conexión de brida de rigor múltiple mejora significativamente, específicamente manifestado como un aumento de 50% a 80%. Esta mejora se debe principalmente al diseño optimizado de la estructura de múltiples anillos, que puede dispersar y transferir más efectivamente las cargas.
2. Mejora de rigidez : Estableciendo el cilindro de núcleo y los pernos de alta resistencia, La rigidez inicial y la ductilidad de los nodos mejoran significativamente. Por ejemplo, La disposición del cilindro del núcleo puede mejorar el estrés del grupo de pernos en la conexión de la brida, reducir la pérdida de pretensión, y mejorar la ductilidad y la dureza de los nodos. . en adición, El uso de pernos y refuerzo de alta resistencia también mejora significativamente la rigidez inicial y el coeficiente de ductilidad de los nodos. .
3. Ahorro de material : En comparación con los nodos de brida rígido tradicionales, Los nodos de brida rígida interna y externa pueden guardarlo 2% del material, que tiene importantes beneficios económicos en proyectos a gran escala.

Escenarios de aplicación

La nueva conexión de brida de rigidez múltiple es particularmente adecuada para el diseño de la torre de tuberías de acero en voltaje ultra alto, múltiple, Proyectos de gran capacidad y otros line. Este diseño no solo mejora la seguridad y la confiabilidad de la estructura., pero también proporciona soporte técnico para la ingeniería.

en conclusión

La nueva conexión de brida de rigidez de múltiples anillos mejora significativamente la capacidad de carga y la rigidez a través del diseño optimizado mientras se ahorra materiales.

Cómo optimizar la disposición del perno de las conexiones de brida a través del análisis de elementos finitos para mejorar su capacidad de carga de carga final?

De acuerdo con la información que he buscado, La optimización de la disposición del perno de las conexiones de brida para mejorar su capacidad de carga de carga final se puede lograr de las siguientes maneras:

1. Análisis de elementos finitos (FEA) :
   • Las conexiones de brida se modelan y analizan utilizando software de análisis de elementos finitos como Ansys Workbench. Simulando las condiciones de estrés en diferentes condiciones de trabajo, Es posible determinar las reglas de distribución de tensión y tensión del sistema de conexión de brida del perno bajo precarga y en condiciones de rodamiento de presión.
   • Combinando la idea de diseño optimizada con análisis de elementos finitos, Las dimensiones geométricas del sistema de conexión de brida de perno se pueden optimizar, reduciendo así el estrés equivalente máximo en la articulación, Reducción de la cantidad de deformación de la brida, y extender la vida útil de la conexión de brida.
2. Coeficiente de corrección de tensión de perno :
   • El coeficiente de corrección de tensión del perno se introduce en el diseño para tener en cuenta el momento de flexión adicional generado por la deformación de la tubería de acero Q690 al perno. La investigación muestra que tomar m a 0.62 puede mejorar efectivamente la uniformidad de la distribución de tensión de los grupos de pernos, Mejorando así la capacidad de rodamiento final de las conexiones de brida. .
3. Densidad de diseño de pernos :
   • Cuanto más cerca esté el perno a la pared de la tubería, Cuanto más se puede mejorar la capacidad de soporte final del nodo. Por lo tanto, La optimización de la densidad de disposición de los pernos para acercarlos a la pared de la tubería puede mejorar efectivamente la capacidad de carga final de la conexión de la brida .
4. Precarga :
   • Aumentar la fuerza de precarga de los pernos puede aumentar la capacidad de carga final de la conexión de la brida. El análisis de elementos experimentales y finitos muestra que los grupos de pernos con fuerza de precarga más grande han aumentado la capacidad de carga local y la deformación bajo carga de impacto .
5. Diámetro de perno :
   • El aumento en el diámetro del perno puede aumentar la capacidad de rodamiento final de la conexión del perno de la tubería compuesta. La investigación muestra que con el aumento del diámetro del perno, La máxima capacidad de soporte de la conexión del perno del tubo compuesto aumenta no linealmente. .
6. Diseño de lavadora :
   • Las juntas de brida reforzadas pueden reducir la concentración de tensión en la pared interna del tubo y mejorar la capacidad del borde del orificio para resistir la caída de las crack. Diseñando e instalando juntas de brida en el lado interno de la pared de la tubería, La máxima capacidad de carga de las conexiones de brida puede mejorarse efectivamente. .
7. Características del daño del grupo de pernos :
   • El daño característico del grupo de pernos es un daño secuencial. Los primeros tres pernos del grupo de pernos superiores son los pernos de carga iniciales, y su capacidad de carga determina la capacidad de carga de la estructura de conexión general. Por lo tanto, La precarga y la densidad de distribución de estos pernos clave deben garantizarse en el diseño .
8. Estado de la pretensión de pernos :
   • En el estado previo a la presentación, Los patrones de variación de estrés y tensión general del conector de brida del perno son básicamente los mismos que los de la situación general. A medida que aumenta la presión en el tubo gradualmente, Los patrones de variación de estrés y tensión de cada componente son básicamente los mismos. Por lo tanto, Las condiciones de estrés en el estado precargado deben considerarse completamente en el diseño..

¿Cuáles son los resultados de la investigación específicos del impacto del uso de acero de alta resistencia en la máxima capacidad de carga de las conexiones de brida?

De acuerdo con la información que he buscado, Los siguientes resultados de investigación específicos se dan al impacto del uso de acero de alta resistencia en la capacidad de carga de carga final de la conexión de brida:

1. Aplicación de acero Q690 de alta resistencia :
   • La investigación muestra que el uso de acero Q690 de alta resistencia como material de brida puede mejorar significativamente la máxima capacidad de carga de la brida. El acero Q690 de alta resistencia tiene una alta resistencia al rendimiento y resistencia a la tracción, que permite que la brida resistir mayores cargas cuando esté bajo estrés, mejorando así la seguridad y la fiabilidad de la estructura general. .
2. Análisis de elementos finitos y verificación experimental :
   • A través del análisis de elementos finitos y la prueba de tracción del eje, La investigación encontró que el método de diseño de la brida de acero de alta resistencia Q690 es razonable y puede cumplir con los requisitos de las aplicaciones de ingeniería.. Los resultados de la prueba muestran que el nodo de la brida está sujeto a una fuerza razonable, y se recomienda que el coeficiente de corrección del estrés del perno sea 0.62 Para reducir el momento de flexión adicional generado por la deformación de la placa de acero de alta resistencia en el perno. .
3. Efectos de los pernos y el espesor de la placa de brida :
   • Cuanto más cerca estén los pernos de la pared de la tubería, Cuanto mayor sea la capacidad de carga de la brida. en adición, El grosor de la placa de la brida también tiene un impacto significativo en la capacidad de carga final del nodo. Aumentar el grosor de la placa de brida puede mejorar la capacidad de soporte, pero cuando el grosor de la placa de brida excede un cierto valor, El aumento en el grosor tiene poco efecto para mejorar la capacidad de carga .
4. Efectos del diámetro de la tubería de acero y el grosor :
   • El diámetro y el grosor de la tubería de acero tienen un impacto significativo en la capacidad final de cojinete de la conexión de brida. La investigación muestra que la relación entre el diámetro de la tubería de acero y el grosor tiene una influencia importante en la capacidad de soporte de la brida. La relación de diámetro y grosor más grande puede mejorar la capacidad de soporte de la brida. .
5. Efectos del estrés residual en la soldadura :
   • El estrés residual y la deformación residual durante la soldadura tienen un impacto significativo en el estrés del nodo de la brida. Las bridas rígidas que usan refuerzos tienen una gran influencia en el estrés residual de la soldadura y la deformación residual, Por lo tanto, se debe prestar especial atención a estos factores durante el diseño.. .
6. Aplicación de la brida forjada del cuello :
   • La brida en forma de cuello combina las ventajas de las bridas rígidas y las bridas flexibles, y tiene las características de gran rigidez, Pequeña deformación y bajo volumen de soldadura. La investigación muestra que el rendimiento de los nodos de los nodos a diferentes niveles de capacidad de carga es bueno, La carga final alcanza el 130% ~ 150% de la carga diseñada, y el grosor de la brida, pendiente del cuello, La precentricidad de la precarga de pernos y la carga es un parámetro clave que afecta el rendimiento de carga de carga.