1. Facteurs influençant la capacité ultime de charge des connexions de bride

Selon de nombreuses études, La capacité ultime de charge des connexions de bride est affectée par une variété de facteurs, y compris l'épaisseur de la plaque de bride, le nombre de boulons, la distance entre la bride et le tuyau en acier, Et la résistance au matériau. Par exemple:

• Épaisseur de plaque de bride : L'épaisseur de la plaque de bride a un impact significatif sur la capacité de chargement. Des études ont montré que lorsque l'épaisseur de la plaque de bride augmente, La capacité de charge de la connexion de la bride augmente. Par exemple, Certaines études ont souligné que l'épaisseur de la plaque de bride doit être supérieure à 14 mm pour réduire la réduction de la capacité porteuse causée par la déformation plastique.
• Numéro et disposition des boulons : Le nombre et la disposition des boulons ont également un impact important sur la capacité de charge des connexions de bride. Par exemple, L'augmentation du nombre de boulons peut améliorer la résistance à la fatigue et la stabilité globale de la connexion .
• Résistance au matériau : La capacité de roulement de la connexion de la bride est également étroitement liée à la résistance du matériau utilisé. Par exemple, L'utilisation des aciers haute résistance (comme Q690) peut améliorer considérablement la capacité ultime de charge des connexions de bride. .

2. Simulation expérimentale et numérique de la capacité de chargement ultime

Plusieurs études de simulation expérimentales et numériques ont vérifié la capacité ultime de chargement des connexions de bride:

• Recherche expérimentale : À travers des expériences pleine grandeur, Les chercheurs ont constaté que les connexions de la bride se manifestent principalement dans deux modes de défaillance à l'état limite: La première est qu'une déformation plastique excessive de la plaque de bride entraîne une diminution de la capacité de chargement; L'autre est que le rendement du tuyau en acier entraîne une défaillance de la connexion. en outre, Pour différents types de connexions de bride (comme les brides de cou et les brides soudées plates), Les résultats expérimentaux montrent que l'épaisseur de la plaque de bride et le nombre de boulons sont des paramètres clés qui affectent la capacité de chargement.
• Simulation numérique : L'analyse par éléments finis est largement utilisé pour prédire la capacité ultime de charge des connexions de bride. Par exemple, via la simulation logicielle ANSYS, Il a été constaté que l'augmentation de l'épaisseur des plaques de bride et le nombre de boulons peuvent améliorer considérablement la rigidité et la capacité de charge de la connexion. . en outre, Pour des conceptions spécifiques (tels que les connexions de bride avec les plaques de renforcement à vent unique), Le modèle d'éléments finis est cohérent avec les résultats expérimentaux bien. .

3. Analyse théorique de la capacité de roulement ultime

L'analyse théorique révèle en outre la régularité de la capacité de chargement de la connexion de la bride:

• Formule de capacité porteuse : La recherche montre que la capacité ultime de charge de la connexion des bride est en corrélation positive avec son épaisseur, tandis que la relation est plus petite avec la longueur de la plaque de connexion et l'épaisseur de l'angle en acier. .
• Mode de défaillance : Les principaux modes de défaillance de la connexion de la bride comprennent la déformation plastique, relâchement des boulons et rendement en tuyaux en acier. Par exemple, Les boulons en vrac peuvent provoquer une défaillance de la fatigue de la connexion sous charge cyclique, comme le chargement du vent ou l'action du tremblement de terre.

4. Application et amélioration

Pour les applications de génie pratique, Les chercheurs ont proposé une variété de mesures d'amélioration:

• Renforcer la conception : En augmentant l'épaisseur de la plaque de bride, en utilisant l'acier à haute résistance ou le canal de liaison en acier, La capacité porteuse et la durée de vie de la fatigue de la connexion sur la bride peuvent être considérablement améliorées.
• Disposition optimisée : La disposition raisonnable des boulons et l'augmentation du nombre de boulons peuvent améliorer la rigidité globale et la stabilité de la connexion .
• Nouvelle structure : Par exemple, L'utilisation de la connexion à la bride de raidissement multi-anneaux peut encore améliorer la capacité de charge et la rigidité.

en conclusion

Basé sur l'analyse ci-dessus, La capacité ultime de charge des connexions de bride de tour de tuyau en acier est affectée par une variété de facteurs, y compris la résistance au matériau, épaisseur de plaque de bride, Nombre de boulons et de méthode de mise en page. À travers une combinaison de, Simulation numérique et analyse théorique, La capacité de charge des connexions de bride peut être prédite et optimisée. En même temps, Dans les projets réels, Les matériaux et les paramètres de conception appropriés doivent être sélectionnés en fonction des besoins spécifiques, et des mesures d'amélioration correspondantes doivent être prises pour améliorer la sécurité et la fiabilité de la connexion.

Comment l'épaisseur de la plaque de bride affecte-t-elle spécifiquement la capacité de charge ultime de la connexion de la bride de la tour de tuyau en acier?

Selon les informations que j'ai recherchées, L'épaisseur de la plaque de bride a un impact significatif sur la capacité de roulement ultime de la connexion de la bride de la tour de tuyau en acier. Plus précisément, L'augmentation de l'épaisseur de la plaque de bride peut améliorer la résistance et la rigidité des nœuds de bride, Réduire la déformation de la plaque de bride et la concentration de contrainte à la connexion entre la plaque de bride et le matériau principal, améliorant ainsi la capacité ultime de charge de la connexion de la bride. toutefois, Lorsque l'épaisseur de la plaque de bride atteint une certaine valeur, Son effet sur l'amélioration de la capacité ultime de chargement, et il peut même augmenter l'utilisation de matériaux inutile en raison de la plaque de bride trop épaisse, entraînant une diminution de l'efficacité économique.

Dans les applications pratiques, Le choix de l'épaisseur de la plaque de bride nécessite une considération complète des performances de chargement et de l'économie. Par exemple, pour la tour de tuyaux en acier à ultra-haute pression, Bien que l'augmentation de l'épaisseur de la plaque de bride puisse améliorer la rigidité initiale et les performances du roulement de traction du nœud, Il augmentera également la contrainte supplémentaire générée par la force de lutte contre le boulon, affectant ainsi le préchargement du boulon et la stabilité à long terme des nœuds. Donc, La conception de l'épaisseur de la plaque de bride doit être sélectionnée aussi raisonnable que possible pour atteindre la meilleure économie et la meilleure sécurité tout en rencontrant la sécurité structurelle.

en outre, L'épaisseur de la plaque de bride a également un certain impact sur la force du boulon. Plus la force précharge du boulon est grande, Plus la rigidité initiale de la plaque de bride, mais une force de précharge excessive du boulon peut provoquer une force préchargement insuffisante du boulon, qui affectera la capacité de charge du nœud. Donc, Lors de la conception de l'épaisseur de la plaque de bride, Il est également nécessaire de considérer l'influence de la force de précharge du boulon pour garantir que la force de précharge du boulon se situe dans une plage raisonnable.

L'épaisseur de la plaque de bride a une influence importante sur la capacité de roulement ultime de la connexion de la bride de la tour de tuyau en acier.

Quelles sont les principales différences entre la recherche expérimentale et la simulation numérique pour prédire la capacité ultime de charge des connexions de bride?

Les principales différences entre la recherche expérimentale et la simulation numérique dans la prévision de la capacité de chargement ultime de la connexion de la bride se reflètent principalement dans les aspects suivants:

1. Différences de capacité de chargement :
   • exister parmi eux, La différence de capacité de chargement des joints de bride entre les expériences et les tests numériques était 14.76%, tandis que la différence dans les articulations du boîtier était 18.83%. Cela montre que les résultats de la simulation numérique sont légèrement plus élevés que les résultats des tests de laboratoire, Probablement parce que la simulation numérique répond mieux aux conditions de chargement idéales .
2. Différences dans le processus de chargement :
   • L'articulation de la bride se développe rapidement au stade initial, avec une légère diminution de la rigidité après le rendement, Et puis la charge se stabilise, montrant une bonne capacité de chargement à un stade avancé. En revanche, La rigidité de l'articulation du boîtier est légèrement supérieure à celle de l'articulation de la bride, Et la force ultime est 2.85 fois celui de l'articulation de la bride. Le mécanisme de transmission de force est clair et la distribution de charge est uniforme, montrant une bonne ductilité et une capacité de chargement ultime. .
3. Différences dans les propriétés des matériaux :
   • exister entre-temps, Les résultats des tests de flexion de l'IPCBI avec CSW montrent que malgré l'échec de la flexion, Excellentes performances de flexion a été montrée. Cela est cohérent avec les résultats des simulations numériques, montrant un effet significatif de la CSW sur la capacité ultime de charge des connexions de bride .
4. Effets des paramètres du modèle :
   • exister parmi eux, La capacité de roulement des roulements coulissants dans deux formes transversales de CFST-1 et de CFST-2 sur le dessus de la colonne était une simulation numérique et une comparaison expérimentale. Les résultats montrent que la capacité porteuse de la simulation FE n'a pas diminué de manière significative, Et bien qu'il y ait certaines erreurs, L'erreur se situe dans une plage acceptable. Cela montre que la simulation numérique peut mieux prédire la capacité de charge des connexions de bride .
5. Différences dans les conditions de chargement :
   • Dans la vérification du modèle par éléments finis, L'erreur entre la charge limite et le test du modèle d'éléments finis se trouve à l'intérieur 15%, et la courbe de déviation de la charge de charge limite, limiter la courbe de déformation axiale de charge et les résultats des tests sont bien cohérents, indiquant que le modèle d'éléments finis plus précis.

Les principales différences entre la recherche expérimentale et la simulation numérique dans la prévision de la capacité de chargement ultime de la connexion de la bride se trouvent dans les valeurs numériques spécifiques de la capacité de chargement, les détails du processus de chargement, et le reflet des propriétés des matériaux. Les simulations numériques sont souvent mieux à même de répondre aux conditions de chargement idéales, fournissant ainsi des résultats de prédiction plus précis.

Quels sont les détails de conception de la nouvelle connexion à la bride de raidissement multi-anneaux et de leurs avantages spécifiques pour la capacité et la rigidité de chargement?

Les détails de conception de la nouvelle connexion à la bride de raidissement multi-anneaux et de leurs avantages spécifiques à la capacité et à la rigidité de chargement sont les suivants:

Détails de conception

1. Structure de raidissement à plusieurs anneaux : La nouvelle connexion à la bride de raidissement multi-anneaux adopte une conception de raidissement à plusieurs anneaux, ce qui peut améliorer considérablement la capacité de charge du nœud de bride. Plus précisément, La capacité d'appui du raidissement multi-anneaux peut être augmentée de 50% à 80% par rapport aux nœuds de tuyaux en acier à raidissement unique.
2. Nœuds de bride rigide intérieure et extérieure : En plus du raidissement à plusieurs anneaux, La nouvelle connexion à la brise introduit également la conception des nœuds de bride rigides intérieurs et externes. Cette conception améliore non seulement la capacité de charge du nœud, mais sauve aussi sur 2% de matériel.
3. Boulons et raidisseurs de forte : Dans les applications pratiques, La configuration des boulons et des raidisseurs à haute résistance peut encore améliorer la capacité de charge et la rigidité initiale du nœud. Par exemple, Le boulon à haute résistance à 12,9 niveaux a une force de prétension plus élevée et une capacité de roulement ultime, tandis que les côtes de raidissement peuvent protéger les soudures de la plaque de bride et des murs de colonne, Rendre la capacité de travail coordonnée plus forte .

Avantages spécifiques de la capacité de charge et de la rigidité

1. Amélioration de la capacité de charge : La capacité de charge de la connexion à la bride de raidissement à plusieurs anneaux est considérablement améliorée, spécifiquement manifesté comme une augmentation de 50% à 80%. Cette amélioration est principalement due à la conception optimisée de la structure multi-anneaux, qui peut se disperser plus efficacement et transférer des charges.
2. Amélioration de la rigidité : En réglant le cylindre central et les boulons à haute résistance, La rigidité initiale et la ductilité des nœuds sont considérablement améliorées. Par exemple, La disposition du cylindre central peut améliorer la contrainte du groupe de boulons à la connexion de la bride, Réduire la perte de prétention, et améliorer la ductilité et la ténacité des nœuds. . en outre, L'utilisation de boulons et de raidisseurs à haute résistance améliore également considérablement le coefficient de rigidité et de ductilité initiale des nœuds. .
3. Économie de matériaux : Par rapport aux nœuds de bride rigides traditionnels, Les nœuds de bride rigide internes et externes peuvent économiser 2% du matériel, qui présente des avantages économiques importants dans les projets à grande échelle.

Scénarios d'application

La nouvelle connexion à la bride à raidissement à plusieurs anneaux convient particulièrement à la conception de la tour de tuyaux en acier en tension ultra-élevée, multi-tour, Grande portée et autres projets de ligne. Cette conception améliore non seulement la sécurité et la fiabilité de la structure, mais fournit également un support technique pour l'ingénierie.

en conclusion

La nouvelle connexion à la bride de raidissement multi-anneaux améliore considérablement la capacité de charge et la rigidité grâce à une conception optimisée tout en économisant les matériaux.

Comment optimiser la disposition des boulons des connexions de bride via une analyse des éléments finis pour améliorer sa capacité de chargement ultime?

Selon les informations que j'ai recherchées, L'optimisation de la disposition des boulons des connexions de bride pour améliorer sa capacité de chargement ultime peut être obtenue de la manière suivante:

1. Analyse par éléments finis (FEA) :
   • Les connexions de bride sont modélisées et analysées à l'aide d'un logiciel d'analyse par éléments finis tels que ANSYS Workbench. En simulant les conditions de stress dans différentes conditions de travail, Il est possible de déterminer les règles de distribution de contrainte et de déformation du système de connexion de la bride de boulon dans les conditions de préchargement et dans des conditions de palier de pression.
   • En combinant l'idée de conception optimisée avec une analyse des éléments finis, Les dimensions géométriques du système de connexion de la bride de boulon peuvent être optimisées, réduisant ainsi la contrainte équivalente maximale sur l'articulation, Réduire la quantité de déformation de la bride, et prolonger la durée de vie de la connexion à la bride.
2. Coefficient de correction des contraintes de boulon :
   • Le coefficient de correction de la contrainte du boulon m est introduit dans la conception pour prendre en compte le moment de flexion supplémentaire généré par la déformation du tuyau en acier Q690 au boulon. La recherche montre que prendre m à 0.62 peut améliorer efficacement l'uniformité de la distribution de tension des groupes de boulons, améliorant ainsi la capacité de roulement ultime des connexions de bride. .
3. Densité de disposition des boulons :
   • Plus le boulon est proche de la paroi du tuyau, Plus la capacité de roulement ultime du nœud peut être améliorée. Donc, L'optimisation de la densité d'arrangement des boulons pour les rapprocher de la paroi du tuyau peut efficacement améliorer la capacité ultime de charge de la connexion de la bride .
4. Précharge de boulon :
   • L'augmentation de la force de précharge des boulons peut augmenter la capacité de roulement ultime de la connexion de la bride. Une analyse expérimentale et finie des éléments montre que les groupes de boulons avec une plus grande force de précharge ont augmenté la capacité de charge locale et la déformation sous charge d'impact .
5. Diamètre du boulon :
   • L'augmentation du diamètre du boulon peut augmenter la capacité de roulement ultime de la connexion du boulon du tuyau composite. La recherche montre qu'avec l'augmentation du diamètre des boulons, La capacité de roulement ultime de la connexion du boulon à tube composite augmente non linéaire. .
6. Conception de laveuse :
   • Les joints de bride renforcés peuvent réduire la concentration de contrainte dans la paroi intérieure du tube et améliorer la capacité du bord du trou à résister aux retombées de fissures. En concevant et en installant des joints de bride sur le côté intérieur de la paroi du tuyau, La capacité ultime de charge des connexions de bride peut être efficacement améliorée. .
7. Caractéristiques des dommages du groupe de boulons :
   • La caractéristique des dommages du groupe de boulons est des dommages séquentiels. Les trois premiers boulons du groupe de boulons supérieurs sont les boulons de charge initiaux, et leur capacité de charge détermine la capacité de charge de la structure de connexion globale. Donc, La précharge et la densité de distribution de ces boulons clés doivent être assurées dans la conception .
8. Statut de prévision de boulon :
   • Dans l'état de pré-serviette, Les modèles globaux de variation de contrainte et de contrainte du connecteur de bride de boulon sont fondamentalement les mêmes que ceux de la situation générale. À mesure que la pression dans le tube augmente progressivement, Les modèles de variation de contrainte et de déformation de chaque composant sont fondamentalement les mêmes. Donc, Les conditions de stress à l'état préchargé doivent être pleinement prises en compte dans la conception.

Quels sont les résultats de recherche spécifiques de l'impact de l'utilisation de l'acier à haute résistance sur la capacité de charge ultime des connexions de bride?

Selon les informations que j'ai recherchées, Les résultats de recherche spécifiques suivants sont donnés à l'impact de l'utilisation de l'acier à haute résistance sur la capacité de chargement ultime de la connexion de la bride:

1. Application de l'acier à haute résistance Q690 :
   • La recherche montre que l'utilisation de l'acier à haute résistance Q690 comme matériau de bride peut améliorer considérablement la capacité ultime de charge de la bride. L'acier à haute résistance Q690 a une résistance à haut rendement et une résistance à la traction, qui permet à la bride de résister à des charges plus importantes lorsqu'elles sont sous stress, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité de la structure globale. .
2. Analyse par éléments finis et vérification expérimentale :
   • Par analyse par éléments finis et test de traction de l'essieu, La recherche a révélé que la méthode de conception de la bride en acier à haute résistance Q690 est raisonnable et peut répondre aux exigences des applications d'ingénierie. Les résultats des tests montrent que le nœud de bride est soumis à une force raisonnable, et le coefficient de correction de contrainte du boulon est recommandé d'être 0.62 Pour réduire le moment de flexion supplémentaire généré par déformation de la plaque d'acier à haute résistance sur le boulon. .
3. Effets des boulons et de l'épaisseur de la plaque de bride :
   • Plus les boulons sont rapprochés de la paroi du tuyau, Plus la capacité de roulement de la bride est élevée. en outre, L'épaisseur de la plaque de bride a également un impact significatif sur la capacité de roulement ultime du nœud. L'augmentation de l'épaisseur de la plaque de bride peut améliorer la capacité de roulement, mais lorsque l'épaisseur de la plaque de bride dépasse une certaine valeur, L'augmentation de l'épaisseur a peu d'effet sur l'amélioration de la capacité de roulement .
4. Effets du diamètre et de l'épaisseur du tuyau d'acier :
   • Le diamètre et l'épaisseur du tuyau en acier ont un impact significatif sur la capacité de roulement ultime de la connexion de la bride. La recherche montre que le rapport du diamètre du tuyau en acier à l'épaisseur a une influence importante sur la capacité d'appui de la bride. Un diamètre plus grand et un rapport d'épaisseur peuvent améliorer la capacité de roulement de la bride. .
5. Effets du stress résiduel sur le soudage :
   • Le stress résiduel et la déformation résiduelle pendant le soudage ont un impact significatif sur la contrainte du nœud de bride. Les brides rigides utilisant des raidisseurs ont une grande influence sur le soudage du stress résiduel et la déformation résiduelle, Une attention particulière doit donc être accordée à ces facteurs pendant la conception. .
6. Application de bride à coude :
   • La bride en forme de cou combine les avantages des brides rigides et des brides flexibles, et a les caractéristiques d'une grande rigidité, Petite déformation et faible volume de soudage. La recherche montre que les performances de roulement de traction des nœuds à différents niveaux de capacité d'appui sont bonnes, La charge ultime atteint 130% ~ 150% de la charge conçue, et l'épaisseur de la bride, pente du cou, La précharge du boulon et l'excentricité de chargement sont un paramètre clé qui affecte les performances de chargement.