1. Fattori che influenzano la massima capacità di carico delle connessioni della flangia

Secondo molti studi, La massima capacità di carico delle connessioni della flangia è influenzata da una varietà di fattori, compreso lo spessore della piastra della flangia, il numero di bulloni, La distanza tra flangia e tubo d'acciaio, e la forza del materiale. Per esempio:

• Spessore della piastra della flangia : Lo spessore della piastra della flangia ha un impatto significativo sulla capacità di carico. Gli studi hanno dimostrato che quando lo spessore della piastra della flangia aumenta, La capacità di carico della connessione della flangia aumenta. Per esempio, Alcuni studi hanno sottolineato che lo spessore della piastra della flangia dovrebbe essere maggiore di 14 mm per ridurre la riduzione della capacità di portamento del carico causato dalla deformazione plastica.
• Numero e layout di bulloni : Il numero e il layout di bulloni hanno anche un impatto importante sulla capacità di carico delle connessioni della flangia. Per esempio, L'aumento del numero di bulloni può migliorare la resistenza alla fatica e la stabilità generale della connessione .
• Forza materiale : La capacità del cuscinetto della connessione della flangia è anche strettamente correlata alla resistenza del materiale utilizzato. Per esempio, l'uso di acciai ad alta resistenza (come Q690) può migliorare significativamente la capacità di portamento del carico delle connessioni della flangia. .

2. Simulazione sperimentale e numerica della massima capacità di carico

Multiple studi di simulazione sperimentale e numerica hanno verificato la massima capacità di carico delle connessioni della flangia:

• Ricerca sperimentale : Attraverso esperimenti a grandezza naturale, I ricercatori hanno scoperto che le connessioni della flangia si manifestano principalmente in due modalità di fallimento nello stato limite: Uno è che l'eccessiva deformazione plastica della piastra della flangia porta a una diminuzione della capacità di carico; l'altro è che la resa del tubo di acciaio porta a un fallimento della connessione. Inoltre, Per diversi tipi di connessioni della flangia (come flange al collo e flange saldate piatte), I risultati sperimentali mostrano che lo spessore della piastra della flangia e il numero di bulloni sono parametri chiave che influenzano la capacità di portamento del carico.
• Simulazione numerica : L'analisi degli elementi finiti è ampiamente utilizzata per prevedere la capacità del carico finale delle connessioni della flangia. Per esempio, Attraverso la simulazione del software ANSYS, Si è scoperto che aumentare lo spessore delle piastre della flangia e il numero di bulloni può migliorare significativamente la rigidità e la capacità di carico della connessione. . Inoltre, Per progetti specifici (come le connessioni della flangia con piastre di rinforzo a vento singolo), Il modello a elementi finiti è coerente con i risultati sperimentali bene. .

3. Analisi teorica della capacità del cuscinetto finale

L'analisi teorica rivela ulteriormente la regolarità della capacità di carico di connessione della flangia:

• Formula di capacità portante carico : La ricerca mostra che la massima capacità di carico della connessione della flangia è positivamente correlata al suo spessore, mentre la relazione è più piccola con la lunghezza della piastra di collegamento e lo spessore dell'acciaio angolare. .
• Modalità di errore : Le principali modalità di fallimento della connessione della flangia includono la deformazione plastica, Bullone allentamento e resa dei tubi in acciaio. Per esempio, I bulloni sciolti possono causare guasti alla fatica della connessione in caricamento ciclico, come il carico del vento o l'azione del terremoto.

4. Applicazione e miglioramento

Per applicazioni di ingegneria pratica, I ricercatori hanno proposto una varietà di misure di miglioramento:

• Rafforzare il design : Aumentando lo spessore della piastra della flangia, Utilizzando acciaio ad alta resistenza o acciaio del canale di legame, La capacità di carico e la vita a fatica della connessione della flangia possono essere significativamente migliorate.
• Layout ottimizzato : La disposizione ragionevole di bulloni e l'aumento del numero di bulloni può migliorare la rigidità e la stabilità complessive della connessione .
• Nuova struttura : Per esempio, L'uso della connessione alla flangia di irrigazione a più anelli può migliorare ulteriormente la capacità e la rigidità del carico.

Insomma

Basato sull'analisi di cui sopra, La massima capacità di portamento del carico delle connessioni della flangia della torre di tubi in acciaio è influenzata da una varietà di fattori, compresa la resistenza del materiale, Spessore della piastra della flangia, Numero di bulloni e metodo di layout. Attraverso una combinazione di sperimentale, simulazione numerica e analisi teorica, La capacità di carico delle connessioni della flangia può essere effettivamente prevista e ottimizzata. Allo stesso tempo, in progetti reali, I materiali appropriati e i parametri di progettazione devono essere selezionati in base a esigenze specifiche, e dovrebbero essere prese misure di miglioramento corrispondenti per migliorare la sicurezza e l'affidabilità della connessione.

In che modo lo spessore della piastra della flangia influisce specificamente sulla massima capacità di carico del collegamento della flangia della torre del tubo in acciaio?

Secondo le informazioni che ho cercato, Lo spessore della piastra della flangia ha un impatto significativo sulla capacità del cuscinetto finale del collegamento della flangia della torre del tubo in acciaio. In particolare, L'aumento dello spessore della piastra della flangia può migliorare la resistenza e la rigidità dei nodi della flangia, ridurre la deformazione della piastra della flangia e la concentrazione di sollecitazione al collegamento tra la piastra della flangia e il materiale principale, Migliorando così la massima capacità di carico della connessione della flangia. però, Quando lo spessore della piastra della flangia raggiunge un certo valore, Il suo effetto sul miglioramento della capacità di portamento del carico massimo si indebolirà gradualmente, e può persino aumentare l'uso di materiale inutile a causa della piastra della flangia troppo spessa, con conseguente riduzione dell'efficienza economica.

In applicazioni pratiche, La scelta dello spessore della piastra della flangia richiede una considerazione completa delle prestazioni dei cuscinetti del carico e dell'economia. Per esempio, per flange forgiate per tubi in acciaio ad alta pressione, Sebbene l'aumento dello spessore della piastra della flangia possa migliorare la rigidità iniziale e le prestazioni del cuscinetto di trazione del nodo, Aumenterà inoltre lo stress aggiuntivo generato dalla forza indiscreta sul bullone, influenzando così il precarico del bullone e la stabilità a lungo termine dei nodi. Perciò, La progettazione dello spessore della piastra della flangia deve essere selezionata il più ragionevole possibile per ottenere la migliore economia e sicurezza, incontrando la sicurezza strutturale.

Inoltre, Lo spessore della piastra della flangia ha anche un certo impatto sulla forza del bullone. Maggiore è la forza di precarico del bullone, maggiore è la rigidità iniziale della piastra della flangia, ma l'eccessiva forza di precarico del bullone può causare una forza di precarico insufficiente del bullone, che influenzerà la capacità di carico del nodo. Perciò, Quando si progettano lo spessore della piastra della flangia, È inoltre necessario considerare l'influenza della forza di precarico del bullone per garantire che la forza di precarico del bullone sia in un intervallo ragionevole.

Lo spessore della piastra della flangia ha un'influenza importante sulla capacità del cuscinetto finale del collegamento della flangia della torre del tubo in acciaio.

Quali sono le principali differenze tra ricerca sperimentale e simulazione numerica nel prevedere la massima capacità di carico delle connessioni della flangia?

Le principali differenze tra ricerca sperimentale e simulazione numerica nella previsione della capacità del carico finale della connessione della flangia si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:

1. Differenze nella capacità di carico :
   • esistono tra loro, La differenza nella capacità di trasporto del carico delle articolazioni della flangia tra esperimenti e test numerici era 14.76%, mentre la differenza nelle articolazioni di involucro era 18.83%. Ciò dimostra che i risultati della simulazione numerica sono leggermente più alti dei risultati dei test di laboratorio, Probabilmente perché la simulazione numerica soddisfa meglio le condizioni di caricamento ideali .
2. Differenze nel processo di caricamento :
   • L'articolazione della flangia si sviluppa rapidamente nella fase iniziale, con una leggera riduzione della rigidità dopo la resa, e poi il carico si stabilizza, Mostrare una buona capacità di carico in fase avanzata. Al contrario, La rigidità dell'articolazione dell'involucro è leggermente maggiore di quella dell'articolazione della flangia, E la massima forza è 2.85 volte quella dell'articolazione della flangia. Il meccanismo di trasmissione della forza è chiaro e la distribuzione del carico è uniforme, mostrare una buona duttilità e la massima capacità di carico. .
3. Differenze nelle proprietà dei materiali :
   • esistono nel frattempo, I risultati del test di flessione di IPCBI con CSW mostrano che nonostante il fallimento della flessione, Sono state mostrate eccellenti prestazioni di piegatura. Ciò è coerente con i risultati delle simulazioni numeriche, mostrando un effetto significativo del CSW sulla massima capacità di carico delle connessioni della flangia .
4. Effetti dei parametri del modello :
   • esistono tra loro, La capacità del cuscinetto dei cuscinetti scorrevoli in due forme trasversali di CFST-1 e CFST-2 sulla parte superiore della colonna era la simulazione numerica e il confronto sperimentale. I risultati mostrano che la capacità portante del carico della simulazione Fe non è diminuita in modo significativo, e sebbene ci siano alcuni errori, L'errore è in un intervallo accettabile. Ciò dimostra che la simulazione numerica può prevedere meglio la capacità di carico delle connessioni della flangia .
5. Differenze nelle condizioni di caricamento :
   • Nella verifica del modello ad elementi finiti, L'errore tra il carico limite e il test del modello di elementi finiti è all'interno 15%, e la curva di deflessione del carico limite, Curva di deformazione assiale carico-carico e i risultati del test sono coerenti bene, indicando che il modello di elementi finiti è più accurato.

Le principali differenze tra ricerca sperimentale e simulazione numerica nel prevedere la capacità del cuscinetto del carico finale della connessione della flangia si trovano nei valori numerici specifici della capacità del cuscinetto del carico, I dettagli del processo di caricamento, e il riflesso delle proprietà del materiale. Le simulazioni numeriche sono spesso in grado di soddisfare le condizioni di caricamento ideali, fornendo così risultati di previsione più accurati.

Quali sono i dettagli di progettazione della nuova connessione alla flangia di irrigazione multi-anello e dei loro vantaggi specifici per la capacità e la rigidità del carico?

I dettagli di progettazione della nuova connessione alla flangia di irrigazione multi-anello e dei loro vantaggi specifici per la capacità e la rigidità che portano il carico sono i seguenti:

Dettagli di progettazione

1. Struttura di irrigidimento multi-anello : La nuova connessione alla flangia di irrigazione a più anelli adotta un design di irrigidimento multi-anello, che può migliorare significativamente la capacità di carico del nodo della flangia. In particolare, La capacità del cuscinetto di irrigidimento multi-anello può essere aumentata 50% a 80% Rispetto ai nodi del tubo in acciaio di irrigazione a anello singolo.
2. Nodi flange rigidi interni ed esterni : Oltre all'irrigidimento multi-anello, La nuova connessione alla flangia introduce anche il design di nodi flange rigidi interni ed esterni. Questo design non solo migliora la capacità di carico del nodo, ma salva anche 2% di materiale.
3. Bulloni e irrigidimenti ad alta resistenza : In applicazioni pratiche, La creazione di bulloni e irrigidimenti ad alta resistenza può migliorare ulteriormente la capacità di carico e la rigidità iniziale del nodo. Per esempio, Il bullone ad alta resistenza a 12,9 di livello ha una forza di pre-tensione più elevata e la massima capacità del cuscinetto, mentre le costole di irrigidimento possono proteggere le saldature della piastra della flangia e delle pareti della colonna, rendere più forte l'abilità lavorativa coordinata .

Vantaggi specifici della capacità e della rigidità portanti del carico

1. Capacità di carico migliorata : La capacità di carico della connessione alla flangia di irrigazione multi-anello è significativamente migliorata, specificamente manifestato come un aumento di 50% a 80%. Questo miglioramento è dovuto principalmente alla progettazione ottimizzata della struttura a più anelli, che può disperdere in modo più efficace e trasferire carichi.
2. Miglioramento della rigidità : Impostando il cilindro core e i bulloni ad alta resistenza, La rigidità iniziale e la duttilità dei nodi sono significativamente migliorate. Per esempio, La disposizione del cilindro del nucleo può migliorare la sollecitazione del gruppo bulloni sulla connessione della flangia, ridurre la perdita di pretesa, e migliorare la duttilità e la tenacità dei nodi. . Inoltre, L'uso di bulloni e irrigidimenti ad alta resistenza migliora anche significativamente il coefficiente di rigidità e duttilità iniziale dei nodi. .
3. Risparmio materiale : Rispetto ai tradizionali nodi di flangia rigidi, I nodi flangia rigidi interni ed esterni possono risparmiare circa 2% del materiale, che ha significativi benefici economici nei progetti su larga scala.

Scenari di applicazione

La nuova connessione alla flangia di irrigazione multi-anello è particolarmente adatta per il design della torre dei tubi in acciaio in tensione ultra-alta, multi-giro, Grande durata e altri progetti di linea. Questo design non solo migliora la sicurezza e l'affidabilità della struttura, ma fornisce anche supporto tecnico per l'ingegneria.

Insomma

La nuova connessione alla flangia di irrigazione multi-anello migliora significativamente la capacità e la rigidità del carico attraverso il design ottimizzato, risparmiando materiali.

Come ottimizzare la disposizione dei bulloni delle connessioni della flangia attraverso l'analisi degli elementi finiti per migliorare la sua capacità di cuscinetto del carico finale?

Secondo le informazioni che ho cercato, Ottimizzare la disposizione dei bulloni delle connessioni della flangia per migliorare la sua massima capacità di cuscinetto del carico può essere ottenuta nei modi seguenti:

1. Analisi degli elementi finiti (FEA) :
   • Le connessioni della flangia sono modellate e analizzate utilizzando software di analisi degli elementi finiti come Ansys Workbench. Simulando le condizioni di stress in diverse condizioni di lavoro, È possibile determinare le regole di sollecitazione e di distribuzione della deformazione del sistema di connessione della flangia del bullone in precarico e in condizioni di cuscinetto di pressione.
   • Combinando l'idea di progettazione ottimizzata con analisi degli elementi finiti, Le dimensioni geometriche del sistema di connessione alla flangia del bullone possono essere ottimizzate, riducendo così la massima sollecitazione equivalente sull'articolazione, Ridurre la quantità di deformazione della flangia, ed estendendo la durata di servizio della flangia.
2. Coefficiente di correzione dello stress del bullone :
   • Il coefficiente di correzione dello stress del bullone M viene introdotto nel design per tenere conto del momento di flessione aggiuntivo generato dalla deformazione del tubo in acciaio Q690 al bullone. La ricerca mostra che prendendo M a 0.62 può migliorare efficacemente l'uniformità della distribuzione della tensione dei gruppi di bulloni, migliorando così la capacità del cuscinetto finale delle connessioni della flangia. .
3. Densità di layout del bullone :
   • Più il bullone è vicino alla parete del tubo, Più la capacità del cuscinetto finale del nodo può essere migliorata. Perciò, Ottimizzare la densità di disposizione dei bulloni per avvicinarli alla parete del tubo può migliorare efficacemente la capacità di portamento del carico della flangia .
4. Bolt Preload :
   • L'aumento della forza di precarico dei bulloni può aumentare la capacità del cuscinetto finale della connessione della flangia. L'analisi degli elementi sperimentali e finiti mostrano che i gruppi di bulloni con maggiore forza di precarico hanno una capacità di carico locale e deformazione sotto carico di impatto .
5. Diametro del bullone :
   • L'aumento del diametro del bullone può aumentare la capacità del cuscinetto finale della connessione del bullone del tubo composito. La ricerca mostra che con l'aumento del diametro del bullone, La capacità del cuscinetto finale della connessione del bullone del tubo composito aumenta in modo non lineare. .
6. Design della lavatrice :
   • Le guarnizioni della flangia rinforzata possono ridurre la concentrazione di sollecitazione nella parete interna del tubo e migliorare la capacità del bordo del foro di resistere alle ricadute della crepa. Progettando e installando le guarnizioni della flangia sul lato interno della parete del tubo, La capacità del carico finale delle connessioni della flangia può essere effettivamente migliorata. .
7. Caratteristiche del danno del gruppo di bulloni :
   • La caratteristica del danno del gruppo bullone è un danno sequenziale. I primi tre bulloni del gruppo di bulloni superiori sono bulloni con carico iniziali, e la loro capacità di portamento del carico determina la capacità di portamento del carico della struttura di connessione complessiva. Perciò, La densità di precarico e distribuzione di questi bulloni chiave dovrebbe essere garantita nel design .
8. Stato prearetore di bullone :
   • Nello stato pre-accusato, I modelli di variazione di sollecitazione e deformazione complessivi del connettore della flangia del bullone sono sostanzialmente gli stessi di quelli della situazione generale. Man mano che la pressione nel tubo aumenta gradualmente, I modelli di variazione di sollecitazione e deformazione di ciascun componente sono sostanzialmente gli stessi. Perciò, Le condizioni di stress sotto lo stato precaricato dovrebbero essere pienamente considerate nella progettazione.

Quali sono i risultati di ricerca specifici dell'impatto dell'uso di acciaio ad alta resistenza sulla massima capacità di carico delle connessioni della flangia?

Secondo le informazioni che ho cercato, I seguenti risultati di ricerca specifici sono dati all'impatto dell'uso di acciaio ad alta resistenza sulla capacità del cuscinetto del carico finale della connessione della flangia:

1. Applicazione dell'acciaio ad alta resistenza Q690 :
   • La ricerca mostra che l'uso dell'acciaio ad alta resistenza Q690 come materiale della flangia può migliorare significativamente la capacità di portamento del carico della flangia. L'acciaio Q690 ad alta resistenza ha un'elevata resistenza alla snervamento e resistenza alla trazione, che consente alla flangia di resistere a carichi maggiori se sotto stress, Migliorando così la sicurezza e l'affidabilità della struttura complessiva. .
2. Analisi degli elementi finiti e verifica sperimentale :
   • Attraverso l'analisi degli elementi finiti e il test di trazione dell'asse, La ricerca ha scoperto che il metodo di progettazione della flangia di acciaio ad alta resistenza Q690 è ragionevole e può soddisfare i requisiti delle applicazioni ingegneristiche. I risultati del test mostrano che il nodo della flangia è soggetto a una forza ragionevole, e si raccomanda il coefficiente di correzione dello stress del bullone 0.62 Per ridurre il momento di flessione aggiuntivo generato dalla deformazione della piastra in acciaio ad alta resistenza sul bullone. .
3. Effetti dei bulloni e dello spessore della piastra della flangia :
   • Più i bulloni sono più vicini alla parete del tubo, Maggiore è la capacità del cuscinetto della flangia. Inoltre, Lo spessore della piastra della flangia ha anche un impatto significativo sulla capacità del cuscinetto del nodo. Aumentare lo spessore della piastra della flangia può migliorare la capacità del cuscinetto, ma quando lo spessore della piastra della flangia supera un certo valore, L'aumento dello spessore ha scarso effetto sul miglioramento della capacità del cuscinetto .
4. Effetti del diametro del tubo in acciaio e dello spessore :
   • Il diametro e lo spessore del tubo in acciaio hanno un impatto significativo sulla capacità del cuscinetto finale della connessione della flangia. La ricerca mostra che il rapporto tra diametro del tubo in acciaio e spessore ha un'influenza importante sulla capacità del cuscinetto della flangia. Un rapporto di diametro e spessore maggiore può migliorare la capacità del cuscinetto della flangia. .
5. Effetti dello stress residuo sulla saldatura :
   • Lo stress residuo e la deformazione residua durante la saldatura hanno un impatto significativo sullo stress del nodo della flangia. Le flange rigide che utilizzano irrigidimenti hanno una grande influenza sulla saldatura dello stress residuo e sulla deformazione residua, Quindi un'attenzione speciale dovrebbe essere prestata a questi fattori durante il design. .
6. Applicazione della flangia piena di collo :
   • La flangia a forma di collo combina i vantaggi di flange rigide e flange flessibili, e ha le caratteristiche della grande rigidità, Piccola deformazione e basso volume di saldatura. La ricerca mostra che le prestazioni del cuscinetto di trazione dei nodi a diversi livelli di capacità del cuscinetto sono buone, Il carico finale raggiunge il 130% ~ 150% del carico progettato, e lo spessore della flangia, pendenza del collo, L'eccentricità del precarico e del carico di bulloni è un parametro chiave che influisce sulle prestazioni del carico.