1. عوامل مؤثر بر ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج

با توجه به بسیاری از مطالعات, ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد, از جمله ضخامت صفحه فلنج, تعداد پیچ ​​ها, فاصله بین فلنج و لوله فولادی, و قدرت ماده. مثلا:

• ضخامت صفحه فلنج : ضخامت صفحه فلنج تأثیر قابل توجهی در ظرفیت بارگذاری دارد. مطالعات نشان داده است که با افزایش ضخامت صفحه فلنج, ظرفیت بارگذاری اتصال فلنج افزایش می یابد. مثلا, برخی از مطالعات اشاره کرده اند که ضخامت صفحه فلنج باید بیش از 14 میلی متر باشد تا کاهش ظرفیت بارگذاری بار ناشی از تغییر شکل پلاستیک کاهش یابد.
• تعداد و چیدمان پیچ ها : تعداد و چیدمان پیچ ها نیز تأثیر مهمی در ظرفیت بارگذاری اتصالات فلنج دارند. مثلا, افزایش تعداد پیچ ​​ها می تواند قدرت خستگی و پایداری کلی اتصال را بهبود بخشد .
• قدرت مادی : ظرفیت تحمل اتصال فلنج نیز با استحکام ماده مورد استفاده ارتباط نزدیکی دارد. مثلا, استفاده از فولادهای با استحکام بالا (مانند Q690) می تواند ظرفیت بارگذاری بار نهایی اتصالات فلنج را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. .

2. شبیه سازی تجربی و عددی از ظرفیت بارگذاری نهایی

مطالعات شبیه سازی آزمایشی و عددی متعدد ظرفیت بارگذاری بار نهایی اتصالات فلنج را تأیید کرده است:

• تحقیقات تجربی : از طریق آزمایش های تمام اندازه, محققان دریافتند که اتصالات فلنج عمدتاً در دو حالت شکست در حالت محدودیت آشکار می شوند: یکی این است که تغییر شکل پلاستیک بیش از حد صفحه فلنج منجر به کاهش ظرفیت بارگذاری می شود; مورد دیگر این است که عملکرد لوله فولادی منجر به خرابی اتصال می شود. علاوه بر این, برای انواع مختلف اتصالات فلنج (مانند فلنج گردن و فلنج های جوش داده شده), نتایج تجربی نشان می دهد که ضخامت صفحه فلنج و تعداد پیچ ​​ها پارامترهای کلیدی هستند که بر ظرفیت بارگذاری تأثیر می گذارند.
• شبیه سازی عددی : تجزیه و تحلیل عناصر محدود به طور گسترده ای برای پیش بینی ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج استفاده می شود. مثلا, از طریق شبیه سازی نرم افزار ANSYS, مشخص شد که افزایش ضخامت صفحات فلنج و تعداد پیچ ​​ها می تواند به طور قابل توجهی سفتی و ظرفیت بار اتصال را بهبود بخشد. . علاوه بر این, برای طرح های خاص (مانند اتصالات فلنج با صفحات تقویت کننده تک باد), مدل عنصر محدود با نتایج تجربی به خوبی سازگار است. .

3. تجزیه و تحلیل نظری از ظرفیت تحمل نهایی

تجزیه و تحلیل نظری بیشتر منظم بودن ظرفیت بار اتصال فلنج را نشان می دهد:

• فرمول ظرفیت بارگذاری : تحقیقات نشان می دهد که ظرفیت بارگذاری نهایی اتصال فلنج با ضخامت آن ارتباط مثبت دارد, در حالی که رابطه با طول صفحه اتصال و ضخامت فولاد زاویه ای کوچکتر است. .
• حالت شکست : حالت اصلی خرابی اتصال فلنج شامل تغییر شکل پلاستیک است, بازده شل و عملکرد لوله فولادی. مثلا, پیچ های شل می توانند باعث خرابی خستگی اتصال تحت بارگذاری چرخه ای شوند, مانند بارگذاری باد یا زمین لرزه.

4. کاربرد و بهبود

برای برنامه های مهندسی عملی, محققان اقدامات متنوعی را ارائه داده اند:

• طراحی را تقویت کنید : با افزایش ضخامت صفحه فلنج, با استفاده از فولاد با استحکام بالا یا فولاد با اتصال, ظرفیت بارگذاری بار و عمر خستگی اتصال فلنج را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
• طرح بهینه شده : ترتیب معقول پیچ و مهره و افزایش تعداد پیچ ​​ها می تواند سفتی و پایداری کلی اتصال را بهبود بخشد .
• ساختار جدید : مثلا, استفاده از اتصال فلنج سفت کننده چند حلقه ای می تواند ظرفیت بار و سفتی را بیشتر بهبود بخشد.

در نتیجه

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق, ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج برج لوله فولادی تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد, از جمله قدرت ماده, ضخامت صفحه فلنج, تعداد پیچ ​​ها و روش چیدمان. از طریق ترکیبی از تجربی, شبیه سازی عددی و تحلیل نظری, ظرفیت باربری اتصالات فلنج را می توان به طور مؤثر پیش بینی و بهینه کرد. همزمان, در پروژه های واقعی, مواد مناسب و پارامترهای طراحی باید با توجه به نیازهای خاص انتخاب شوند, و اقدامات بهبود مربوطه باید برای بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان اتصال انجام شود.

ضخامت صفحه فلنج به طور خاص بر ظرفیت بارگذاری بار نهایی اتصال فلنج برج لوله فولادی تأثیر می گذارد?

با توجه به اطلاعاتی که جستجو کردم, ضخامت صفحه فلنج تأثیر قابل توجهی در ظرفیت تحمل نهایی اتصال فلنج برج لوله فولادی دارد. به طور مشخص, افزایش ضخامت صفحه فلنج می تواند استحکام و سفتی گره های فلنج را بهبود بخشد, تغییر شکل صفحه فلنج و غلظت استرس را در اتصال بین صفحه فلنج و ماده اصلی کاهش دهید, بدین ترتیب ظرفیت بارگذاری بار نهایی اتصال فلنج را بهبود می بخشد. با این حال, هنگامی که ضخامت صفحه فلنج به یک مقدار مشخص می رسد, تأثیر آن در بهبود ظرفیت بارگذاری نهایی به تدریج تضعیف می شود, و حتی ممکن است به دلیل صفحه فلنج خیلی ضخیم ، مصرف مواد غیر ضروری را افزایش دهد, منجر به کاهش کارآیی اقتصادی.

در کاربردهای عملی, انتخاب ضخامت صفحه فلنج نیاز به بررسی جامع عملکرد و اقتصاد تحمل بار دارد. مثلا, برای فلنج های فلزی فلزی با فشار فوق العاده بالا, اگرچه افزایش ضخامت صفحه فلنج می تواند سفتی اولیه و عملکرد تحمل کششی گره را بهبود بخشد, همچنین باعث افزایش استرس اضافی ناشی از نیروی کنجکاو روی پیچ می شود, در نتیجه بر پیش بارگذاری پیچ و پایداری طولانی مدت گره ها تأثیر می گذارد. از این رو, طراحی ضخامت صفحه فلنج برای دستیابی به بهترین اقتصاد و ایمنی ضمن تحقق ایمنی ساختاری ، باید تا حد امکان معقول انتخاب شود.

علاوه بر این, ضخامت صفحه فلنج نیز تأثیر مشخصی بر نیروی پیچ دارد. نیروی پیش بارگذاری بیشتر پیچ, سفتی اولیه صفحه فلنج بیشتر است, اما نیروی پیش بارگذاری بیش از حد پیچ ​​ممکن است باعث عدم بارگذاری نیروی از پیچ و مهره شود, که بر ظرفیت بارگذاری گره تأثیر می گذارد. از این رو, هنگام طراحی ضخامت صفحه فلنج, همچنین لازم است تأثیر نیروی پیش بارگذاری پیچ را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که نیروی پیش بارگذاری پیچ در یک محدوده معقول قرار دارد.

ضخامت صفحه فلنج تأثیر مهمی در ظرفیت تحمل نهایی اتصال فلنج برج لوله فولادی دارد.

تفاوتهای اصلی بین تحقیقات تجربی و شبیه سازی عددی در پیش بینی ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج چیست?

تفاوتهای اصلی بین تحقیقات تجربی و شبیه سازی عددی در پیش بینی ظرفیت تحمل بار نهایی اتصال فلنج عمدتاً در جنبه های زیر منعکس شده است:

1. تفاوت در ظرفیت حمل بار :
   • در میان آنها وجود دارد, تفاوت در ظرفیت حمل بار اتصالات فلنج بین آزمایشات و آزمایشات عددی بود 14.76%, در حالی که تفاوت در اتصالات پوشش بود 18.83%. این نشان می دهد که نتایج شبیه سازی عددی کمی بیشتر از نتایج آزمایش آزمایشگاهی است, احتمالاً به این دلیل که شبیه سازی عددی بهتر از شرایط بارگذاری ایده آل مطابقت دارد .
2. تفاوت در فرآیند بارگیری :
   • مفصل فلنج در مرحله اولیه به سرعت توسعه می یابد, با کاهش جزئی در سفتی بعد از عملکرد, و سپس بار تثبیت می شود, نشان دادن ظرفیت بارگذاری خوب در اواخر مرحله. در مقابل, سفتی مفصل پوشش کمی بیشتر از مفصل فلنج است, و قدرت نهایی است 2.85 بار مفصل فلنج. مکانیسم انتقال نیرو واضح است و توزیع بار یکنواخت است, نشان دادن انعطاف پذیری خوب و ظرفیت تحمل بار نهایی. .
3. تفاوت در خصوصیات مواد :
   • در این میان وجود دارد, نتایج تست خمش IPCBI با CSW نشان می دهد که با وجود خرابی خمشی, عملکرد خمش عالی نشان داده شد. این با نتایج شبیه سازی های عددی سازگار است, نشان دادن تأثیر معنی داری از CSW در ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج .
4. تأثیر پارامترهای مدل :
   • در میان آنها وجود دارد, ظرفیت تحمل یاتاقان های کشویی در دو شکل مقطعی CFST-1 و CFST-2 در بالای ستون شبیه سازی عددی و مقایسه تجربی بود. نتایج نشان می دهد که ظرفیت بارگذاری شبیه سازی آهن به میزان قابل توجهی کاهش نیافته است, و گرچه خطاهای خاصی وجود دارد, خطا در یک محدوده قابل قبول است. این نشان می دهد که شبیه سازی عددی می تواند ظرفیت بارگذاری بار اتصالات فلنج را بهتر پیش بینی کند .
5. تفاوت در شرایط بارگیری :
   • در تأیید مدل عنصر محدود, خطای بین بار محدود و آزمون مدل المان محدود در درون است 15%, و منحنی انحراف محدوده بار, منحنی کرنش محور بار را محدود کنید و نتایج آزمایش به خوبی سازگار است, نشان می دهد که مدل عنصر محدود دقیق تر است.

تفاوتهای اصلی بین تحقیقات تجربی و شبیه سازی عددی در پیش بینی ظرفیت تحمل بار نهایی اتصال فلنج در مقادیر عددی خاص ظرفیت تحمل بار نهفته است, جزئیات روند بارگیری, و بازتاب خصوصیات مواد. شبیه سازی های عددی اغلب قادر به برآورده کردن شرایط بارگذاری ایده آل هستند, بنابراین نتایج پیش بینی دقیق تری ارائه می دهد.

جزئیات طراحی اتصال فلنج سفت و سخت چند حلقه ای و مزایای خاص آنها برای ظرفیت بار و سفتی چیست?

جزئیات طراحی اتصال فلنج سفت و سخت چند حلقه ای و مزایای خاص آنها برای بارگذاری ظرفیت و سفتی به شرح زیر است:

جزئیات طراحی

1. ساختار سفت کننده چند حلقه : اتصال فلنج سفت و سخت چند حلقه ای یک طرح سفت کننده چند حلقه ای را اتخاذ می کند, که می تواند ظرفیت بارگذاری گره فلنج را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. به طور مشخص, ظرفیت تحمل سفتی چند حلقه ای می تواند افزایش یابد 50% به 80% در مقایسه با گره های لوله فولادی سفت و محکم.
2. گره های فلنج سفت و داخلی و بیرونی : علاوه بر سفت شدن چند حلقه, اتصال فلنج جدید همچنین طراحی گره های فلنج سفت داخلی و بیرونی را معرفی می کند. این طرح نه تنها ظرفیت بارگذاری گره را بهبود می بخشد, اما در مورد آن نیز صرفه جویی می کند 2% دارای ماده.
3. پیچ ها و سفت کننده های با مقاومت بالا : در کاربردهای عملی, تنظیم پیچ و استحکام با استحکام بالا می تواند ظرفیت بارگذاری بار و سفتی اولیه گره را بهبود بخشد. مثلا, پیچ با استحکام بالا 12.9 دارای نیروی پیش تنش بالاتر و ظرفیت تحمل نهایی است, در حالی که دنده های سفت کننده می توانند از جوش های صفحه فلنج و دیواره های ستون محافظت کنند, قوی تر کردن توانایی کار هماهنگ .

مزایای خاص ظرفیت بار و سفتی

1. ظرفیت بار بهبود یافته : ظرفیت بار اتصال فلنج سفت کننده چند حلقه ای به طور قابل توجهی بهبود یافته است, به طور خاص به عنوان افزایش 50% به 80%. این پیشرفت عمدتا به دلیل طراحی بهینه شده ساختار چند حلقه ای است, که می تواند بارهای موثرتر را پراکنده و انتقال دهد.
2. بهبودی : با تنظیم سیلندر هسته و پیچ های با استحکام بالا, سفتی و انعطاف پذیری اولیه گره ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. مثلا, ترتیب سیلندر هسته می تواند استرس گروه پیچ را در اتصال فلنج بهبود بخشد, کاهش پیش فرض را کاهش دهید, و انعطاف پذیری و سختی گره ها را بهبود بخشید. . علاوه بر این, استفاده از پیچ ها و سفت کننده های با استحکام بالا نیز به طور قابل توجهی ضریب اولیه و انعطاف پذیری گره ها را بهبود می بخشد. .
3. صرفه جویی در مواد : در مقایسه با گره های سنتی فلنج سفت, گره های فلنج سفت و داخلی داخلی و خارجی می توانند در مورد آن صرفه جویی کنند 2% ماده, که از مزایای اقتصادی قابل توجهی در پروژه های در مقیاس بزرگ برخوردار است.

سناریوهای کاربردی

اتصال فلنج سفت و سخت چند حلقه ای جدید به ویژه برای طراحی برج لوله فولادی در ولتاژ فوق العاده بالا مناسب است, چند نوبت, دهانه بزرگ و پروژه های خط دیگر. این طرح نه تنها ایمنی و قابلیت اطمینان ساختار را بهبود می بخشد, بلکه پشتیبانی فنی برای مهندسی نیز فراهم می کند.

در نتیجه

اتصال فلنج سفت و سخت چند حلقه ای جدید ظرفیت بارگذاری بار و سفتی را از طریق طراحی بهینه شده در هنگام صرفه جویی در مواد بهبود می بخشد.

نحوه بهینه سازی ترتیب پیچ اتصالات فلنج از طریق تجزیه و تحلیل عنصر محدود برای بهبود ظرفیت تحمل بار نهایی آن?

با توجه به اطلاعاتی که جستجو کردم, بهینه سازی ترتیب پیچ اتصالات فلنج برای بهبود ظرفیت تحمل بار نهایی آن می تواند به روش های زیر حاصل شود:

1. تحلیل عنصر محدود (FEA) :
   • اتصالات فلنج با استفاده از نرم افزار تجزیه و تحلیل عناصر محدود مانند ANSYS Workbench مدل سازی و تجزیه و تحلیل می شوند. با شبیه سازی شرایط استرس در شرایط مختلف کار, می توان قوانین استرس و توزیع کرنش سیستم اتصال فلنج پیچ را تحت شرایط بارگذاری و تحت شرایط تحمل فشار تعیین کرد.
   • با ترکیب ایده طراحی بهینه شده با تجزیه و تحلیل عناصر محدود, ابعاد هندسی سیستم اتصال فلنج پیچ قابل بهینه است, در نتیجه حداکثر استرس معادل آن را کاهش می دهد, کاهش میزان تغییر شکل فلنج, و گسترش عمر سرویس اتصال فلنج.
2. ضریب تصحیح استرس پیچ :
   • ضریب تصحیح استرس پیچ M در طراحی معرفی شده است تا لحظه خمش اضافی ایجاد شده توسط تغییر شکل لوله فولادی Q690 به پیچ را در نظر بگیرد.. تحقیقات نشان می دهد که M به 0.62 می تواند به طور موثری یکنواختی توزیع تنش گروههای پیچ را بهبود بخشد, در نتیجه ظرفیت تحمل نهایی اتصالات فلنج را بهبود می بخشد. .
3. چگالی طرح پیچ :
   • هرچه پیچ به دیوار لوله نزدیکتر باشد, ظرفیت تحمل نهایی گره بیشتر می تواند بهبود یابد. از این رو, بهینه سازی چگالی چیدمان پیچ ها برای نزدیکتر شدن آنها به دیواره لوله می تواند به طور موثری ظرفیت بارگذاری نهایی اتصال فلنج را بهبود بخشد .
4. پیش بارگذاری پیچ :
   • افزایش نیروی از پیش بارگذاری پیچ ها می تواند ظرفیت تحمل نهایی اتصال فلنج را افزایش دهد. تجزیه و تحلیل عناصر آزمایشی و محدود نشان می دهد که گروه های پیچ با نیروی پیش بار بزرگتر ظرفیت بار محلی و تغییر شکل را در بار ضربه افزایش داده اند .
5. قطر پیچ :
   • افزایش قطر پیچ می تواند ظرفیت تحمل نهایی اتصال پیچ لوله کامپوزیت را افزایش دهد. تحقیقات نشان می دهد که با افزایش قطر پیچ, ظرفیت تحمل نهایی اتصال پیچ لوله کامپوزیت به صورت غیرخطی افزایش می یابد. .
6. طراحی واشر :
   • واشرهای فلنج تقویت شده می توانند غلظت استرس را در دیواره داخلی لوله کاهش داده و توانایی لبه سوراخ را در مقاومت در برابر سقوط ترک بهبود بخشند. با طراحی و نصب واشرهای فلنج در قسمت داخلی دیوار لوله, ظرفیت بارگذاری نهایی اتصالات فلنج می تواند به طور مؤثر بهبود یابد. .
7. ویژگی های آسیب گروهی پیچ :
   • ویژگی آسیب گروه پیچ آسیب پی در پی است. سه پیچ اول گروه پیچ فوقانی پیچ های باربری اولیه است, و ظرفیت بارگذاری آنها ظرفیت بارگذاری ساختار اتصال کلی را تعیین می کند. از این رو, پیش بارگذاری و چگالی توزیع این پیچ های کلیدی باید در طراحی تضمین شود .
8. وضعیت پیش بینی پیچ و مهره :
   • در حالت قبل از سفت شدن, الگوهای کلی استرس و فشار کرنش اتصال فلنج پیچ در اصل با وضعیت کلی است. با فشار در لوله به تدریج افزایش می یابد, الگوهای تنوع استرس و کرنش هر مؤلفه در اصل یکسان هستند. از این رو, شرایط استرس در حالت از پیش بارگذاری شده باید کاملاً در طراحی در نظر گرفته شود.

نتایج تحقیقاتی خاص از تأثیر استفاده از فولاد با استحکام بالا بر ظرفیت بارگذاری بار نهایی اتصالات فلنج چیست؟?

با توجه به اطلاعاتی که جستجو کردم, نتایج تحقیق خاص زیر به تأثیر استفاده از فولاد با استحکام بالا بر ظرفیت تحمل بار نهایی اتصال فلنج داده می شود:

1. استفاده از فولاد با استحکام Q690 :
   • تحقیقات نشان می دهد که استفاده از فولاد با استحکام Q690 به عنوان مواد فلنج می تواند ظرفیت بارگذاری نهایی فلنج را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. فولاد با استحکام Q690 دارای استحکام عملکرد بالا و استحکام کششی است, که به فلنج اجازه می دهد در هنگام استرس ، بارهای بیشتری را تحمل کند, در نتیجه بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان ساختار کلی. .
2. تجزیه و تحلیل عناصر محدود و تأیید تجربی :
   • از طریق تجزیه و تحلیل عناصر محدود و آزمایش کششی محور, این تحقیق نشان داد که روش طراحی فلنج فولادی با استحکام Q690 منطقی است و می تواند نیازهای برنامه های مهندسی را برآورده کند. نتایج آزمون نشان می دهد که گره فلنج در معرض نیروی معقول است, و ضریب تصحیح استرس پیچ توصیه می شود 0.62 برای کاهش لحظه خمش اضافی ناشی از تغییر شکل صفحه فولادی با استحکام بالا روی پیچ. .
3. اثرات پیچ و ضخامت صفحه فلنج :
   • هرچه پیچ ها به دیوار لوله نزدیک تر باشند, ظرفیت تحمل فلنج بیشتر است. علاوه بر این, ضخامت صفحه فلنج نیز تأثیر قابل توجهی در ظرفیت تحمل نهایی گره دارد. افزایش ضخامت صفحه فلنج می تواند ظرفیت تحمل را بهبود بخشد, اما وقتی ضخامت صفحه فلنج از مقدار مشخصی فراتر رود, افزایش ضخامت تأثیر کمی در بهبود ظرفیت بلبرینگ دارد .
4. اثرات قطر لوله فولادی و ضخامت :
   • قطر و ضخامت لوله فولادی تأثیر قابل توجهی در ظرفیت تحمل نهایی اتصال فلنج دارد. تحقیقات نشان می دهد که نسبت قطر لوله فولادی به ضخامت تأثیر مهمی در ظرفیت تحمل فلنج دارد. نسبت به قطر و ضخامت بزرگتر می تواند ظرفیت تحمل فلنج را بهبود بخشد. .
5. تأثیر استرس باقیمانده بر جوشکاری :
   • استرس باقیمانده و تغییر شکل باقیمانده در طول جوش تأثیر معنی داری بر استرس گره فلنج دارد. فلنج های سفت و سخت با استفاده از سفت کننده ها تأثیر زیادی در جوشکاری استرس باقیمانده و تغییر شکل باقیمانده دارند, بنابراین باید در طول طراحی به این عوامل توجه ویژه شود. .
6. استفاده از فلنج گردن :
   • فلنج گردن به شکل مزایای فلنج های سفت و محکم و فلنج های انعطاف پذیر را ترکیب می کند, و ویژگی های سفتی بزرگ را دارد, تغییر شکل کوچک و حجم جوش کم. تحقیقات نشان می دهد که عملکرد تحمل کششی گره ها در سطح ظرفیت های مختلف خوب است, بار نهایی به 150 ~ 130 ٪ از بار طراحی شده می رسد, و ضخامت فلنج, شیب گردن, پیش بارگذاری و بارگذاری بولت یک پارامتر کلیدی است که بر عملکرد بارگذاری تأثیر می گذارد.