1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải trọng của các kết nối mặt bích

Theo nhiều nghiên cứu, Khả năng chịu tải cuối cùng của các kết nối mặt bích bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm cả độ dày của tấm mặt bích, số lượng bu lông, khoảng cách giữa mặt bích và ống thép, và sức mạnh vật chất. Ví dụ:

• Độ dày tấm mặt bích : Độ dày của tấm mặt bích có tác động đáng kể đến khả năng chịu tải. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi độ dày của tấm mặt bích tăng, Khả năng chịu tải của kết nối mặt bích tăng. Ví dụ, Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ dày của tấm mặt bích phải lớn hơn 14mm để giảm khả năng chịu tải do biến dạng nhựa gây ra.
• Số lượng và bố cục của bu lông : Số lượng và bố cục của bu lông cũng có tác động quan trọng đến khả năng chịu tải của các kết nối mặt bích. Ví dụ, Tăng số lượng bu lông có thể cải thiện sức mạnh mệt mỏi và sự ổn định tổng thể của kết nối .
• Sức mạnh vật chất : Khả năng ổ trục của kết nối mặt bích cũng liên quan chặt chẽ đến sức mạnh của vật liệu được sử dụng. Ví dụ, việc sử dụng thép cường độ cao (chẳng hạn như Q690) có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu tải trọng của các kết nối mặt bích. .

2. Mô phỏng thử nghiệm và số lượng của khả năng chịu tải cuối cùng

Nhiều nghiên cứu mô phỏng thử nghiệm và số đã xác minh khả năng chịu tải trọng của các kết nối mặt bích:

• Nghiên cứu thử nghiệm : Thông qua các thí nghiệm kích thước đầy đủ, Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các kết nối mặt bích chủ yếu biểu hiện ở hai chế độ thất bại ở trạng thái giới hạn: Một là biến dạng dẻo quá mức của tấm mặt bích dẫn đến giảm khả năng chịu tải trọng; khác là năng suất của ống thép dẫn đến sự thất bại của kết nối. Ngoài ra, Đối với các loại kết nối mặt bích khác nhau (chẳng hạn như mặt bích cổ và mặt bích hàn phẳng), Kết quả thử nghiệm cho thấy độ dày tấm mặt bích và số lượng bu lông là các thông số chính ảnh hưởng đến khả năng chịu tải.
• Mô phỏng số : Phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng rộng rãi để dự đoán khả năng chịu tải cuối cùng của các kết nối mặt bích. Ví dụ, thông qua mô phỏng phần mềm ANSYS, Nó đã được tìm thấy rằng việc tăng độ dày của các tấm mặt bích và số lượng bu lông có thể cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chịu tải của kết nối. . Ngoài ra, Đối với các thiết kế cụ thể (chẳng hạn như kết nối mặt bích với các tấm cốt thép một gió), Mô hình phần tử hữu hạn phù hợp với kết quả thử nghiệm tốt. .

3. Phân tích lý thuyết về khả năng chịu lực cuối cùng

Phân tích lý thuyết cho thấy sự đều đặn của khả năng chịu tải kết nối mặt bích:

• Công thức công suất chịu tải : Nghiên cứu cho thấy khả năng chịu tải trọng của kết nối mặt bích có mối tương quan tích cực với độ dày của nó, Trong khi mối quan hệ nhỏ hơn với chiều dài của tấm kết nối và độ dày của thép góc. .
• Chế độ thất bại : Các chế độ thất bại chính của kết nối mặt bích bao gồm biến dạng dẻo, Bolt nới lỏng và năng suất ống thép. Ví dụ, bu lông lỏng lẻo có thể gây ra sự thất bại mệt mỏi của kết nối dưới tải theo chu kỳ, chẳng hạn như tải gió hoặc hành động động đất.

4. Ứng dụng và Cải tiến

Đối với các ứng dụng kỹ thuật thực tế, Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một loạt các biện pháp cải tiến:

• Tăng cường thiết kế : Bằng cách tăng độ dày của tấm mặt bích, Sử dụng thép cường độ cao hoặc thép liên kết, Khả năng chịu tải và tuổi thọ mỏi của kết nối mặt bích có thể được cải thiện đáng kể.
• Bố cục được tối ưu hóa : Sự sắp xếp hợp lý của bu lông và tăng số lượng bu lông có thể cải thiện độ cứng và độ ổn định tổng thể của kết nối .
• Cấu trúc mới : Ví dụ, Việc sử dụng kết nối mặt bích đa vòng có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu tải và độ cứng.

Kết luận

Dựa trên phân tích trên, Khả năng chịu tải trọng cuối cùng của kết nối mặt bích ống thép bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm sức mạnh vật chất, Độ dày tấm mặt bích, Số lượng bu lông và phương pháp bố cục. Thông qua sự kết hợp của thử nghiệm, Mô phỏng số và phân tích lý thuyết, Khả năng chịu tải của các kết nối mặt bích có thể được dự đoán và tối ưu hóa một cách hiệu quả. Cùng một lúc, Trong các dự án thực tế, Các vật liệu và thông số thiết kế phù hợp nên được chọn theo nhu cầu cụ thể, và các biện pháp cải thiện tương ứng nên được thực hiện để cải thiện sự an toàn và độ tin cậy của kết nối.

Làm thế nào để độ dày của tấm mặt bích ảnh hưởng cụ thể đến khả năng chịu tải trọng của kết nối mặt bích ống thép?

Theo thông tin tôi đã tìm kiếm, Độ dày của tấm mặt bích có tác động đáng kể đến khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối mặt bích ống thép. Đặc biệt, Sự gia tăng độ dày của tấm mặt bích có thể cải thiện độ bền và độ cứng của các nút mặt bích, Giảm biến dạng của tấm mặt bích và nồng độ ứng suất ở kết nối giữa tấm mặt bích và vật liệu chính, do đó cải thiện khả năng chịu tải cuối cùng của kết nối mặt bích. Tuy nhiên, Khi độ dày của tấm mặt bích đạt đến một giá trị nhất định, Ảnh hưởng của nó trong việc cải thiện khả năng chịu tải tối đa sẽ dần dần suy yếu, và nó thậm chí có thể làm tăng việc sử dụng vật liệu không cần thiết do tấm mặt bích quá dày, dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế.

Trong các ứng dụng thực tế, Việc lựa chọn độ dày tấm mặt bích đòi hỏi phải xem xét toàn diện về hiệu suất chịu tải và kinh tế. Ví dụ, Đối với mặt bích ống thép áp suất cực cao, Mặc dù sự gia tăng độ dày của tấm mặt bích có thể cải thiện độ cứng ban đầu và hiệu suất chịu lực kéo của nút, Nó cũng sẽ làm tăng thêm căng thẳng được tạo ra bởi lực kích thích trên bu lông, do đó ảnh hưởng đến việc tải trước bu lông và sự ổn định lâu dài của các nút. vì thế, Thiết kế độ dày của tấm mặt bích cần được chọn là hợp lý nhất có thể để đạt được nền kinh tế và an toàn tốt nhất trong khi đáp ứng sự an toàn về cấu trúc.

Ngoài ra, Độ dày của tấm mặt bích cũng có một tác động nhất định đến lực của bu lông. Lực tải trước của bu lông càng lớn, Độ cứng ban đầu của tấm mặt bích càng lớn, Nhưng lực tải trước quá mức của bu lông có thể gây ra lực tải trước không đủ của bu lông, sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của nút. vì thế, Khi thiết kế độ dày của tấm mặt bích, Cũng cần phải xem xét ảnh hưởng của lực tải trước bu lông để đảm bảo rằng lực tải trước bu lông nằm trong phạm vi hợp lý.

Độ dày của tấm mặt bích có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối mặt bích ống thép.

Sự khác biệt chính giữa nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số trong dự đoán khả năng chịu tải cuối cùng của các kết nối mặt bích?

Sự khác biệt chính giữa nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số trong dự đoán khả năng chịu tải tải cuối cùng của kết nối mặt bích chủ yếu được phản ánh trong các khía cạnh sau đây:

1. Sự khác biệt về khả năng mang tải :
   • tồn tại giữa họ, Sự khác biệt về khả năng mang tải của các khớp mặt bích giữa các thí nghiệm và các bài kiểm tra số là 14.76%, trong khi sự khác biệt trong khớp vỏ là 18.83%. Điều này cho thấy kết quả mô phỏng số cao hơn một chút so với kết quả kiểm tra phòng thí nghiệm, Có lẽ bởi vì mô phỏng số đáp ứng tốt hơn các điều kiện tải lý tưởng .
2. Sự khác biệt trong quá trình tải :
   • Khớp mặt bích phát triển nhanh chóng trong giai đoạn ban đầu, với độ cứng giảm nhẹ sau khi năng suất, Và sau đó tải ổn định, Hiển thị khả năng chịu tải ở giai đoạn cuối tốt. Ngược lại, Độ cứng của khớp vỏ lớn hơn một chút so với khớp mặt bích, và sức mạnh cuối cùng là 2.85 thời gian của khớp mặt bích. Cơ chế truyền lực rõ ràng và phân phối tải là đồng đều, hiển thị độ dẻo tốt và khả năng chịu tải tải cuối cùng. .
3. Sự khác biệt về tính chất vật liệu :
   • tồn tại trong thời gian chờ đợi, Kết quả kiểm tra uốn của IPCBI với CSW cho thấy mặc dù thất bại uốn cong, Hiệu suất uốn xuất sắc đã được hiển thị. Điều này phù hợp với kết quả mô phỏng số, cho thấy một tác động đáng kể của CSW đối với khả năng chịu tải trọng của các kết nối mặt bích .
4. Ảnh hưởng của các tham số mô hình :
   • tồn tại giữa họ, Khả năng ổ trục của vòng bi trượt ở hai dạng cắt ngang của CFST-1S và CFST-2 trên đỉnh cột là mô phỏng số và so sánh thử nghiệm. Kết quả cho thấy khả năng chịu tải của mô phỏng Fe không giảm đáng kể, Và mặc dù có một số lỗi nhất định, Lỗi nằm trong phạm vi chấp nhận được. Điều này cho thấy mô phỏng số có thể dự đoán tốt hơn khả năng chịu tải của các kết nối mặt bích .
5. Sự khác biệt trong điều kiện tải :
   • Trong xác minh mô hình phần tử hữu hạn, Lỗi giữa tải giới hạn và thử nghiệm của mô hình phần tử hữu hạn nằm trong 15%, và đường cong lệch hướng tải giới hạn, Giới hạn đường cong biến dạng trục tải và kết quả kiểm tra rất phù hợp, chỉ ra rằng mô hình phần tử hữu hạn chính xác hơn.

Sự khác biệt chính giữa nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số trong dự đoán khả năng chịu tải trọng cuối cùng của kết nối mặt bích nằm ở các giá trị số cụ thể của khả năng chịu tải tải, các chi tiết của quá trình tải, và sự phản ánh của các tính chất vật liệu. Mô phỏng số thường có khả năng đáp ứng các điều kiện tải lý tưởng tốt hơn, do đó cung cấp kết quả dự đoán chính xác hơn.

Các chi tiết thiết kế của kết nối mặt bích đa vòng mới và những lợi thế cụ thể của chúng đối với khả năng chịu tải và độ cứng?

Các chi tiết thiết kế của kết nối mặt bích đa vòng mới và các lợi thế cụ thể của chúng đối với khả năng chịu tải và độ cứng như sau:

Chi tiết thiết kế

1. Cấu trúc cứng đa vòng : Kết nối mặt bích làm cứng đa vòng mới áp dụng thiết kế cứng đa vòng, có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của nút mặt bích. Đặc biệt, khả năng chịu lực của sự cứng đa vòng có thể được tăng lên bởi 50% đến 80% so với các nút ống thép cứng một vòng.
2. Các nút mặt bích cứng bên trong và bên ngoài : Ngoài sự cứng nhắc đa vòng, Kết nối mặt bích mới cũng giới thiệu thiết kế các nút mặt bích bên trong và bên ngoài. Thiết kế này không chỉ cải thiện khả năng chịu tải của nút, nhưng cũng tiết kiệm về 2% của vật liệu.
3. Bu lông và độ cứng cường độ cao : Trong các ứng dụng thực tế, Thiết lập các bu lông và bộ làm cứng cường độ cao có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu tải và độ cứng ban đầu của nút. Ví dụ, bu lông cường độ cao 12,9 cấp có lực trước căng thẳng cao hơn và khả năng chịu lực cuối cùng, Trong khi các xương sườn cứng có thể bảo vệ các mối hàn của tấm mặt bích và tường cột, làm cho khả năng làm việc phối hợp mạnh mẽ hơn .

Ưu điểm cụ thể của khả năng chịu tải và độ cứng

1. Cải thiện khả năng tải : Khả năng tải của kết nối mặt bích đa vòng được cải thiện đáng kể, biểu hiện cụ thể là sự gia tăng của 50% đến 80%. Sự cải thiện này chủ yếu là do thiết kế tối ưu của cấu trúc đa vòng, mà có thể phân tán và chuyển tải hiệu quả hơn.
2. Cải thiện độ cứng : Bằng cách đặt xi lanh lõi và bu lông cường độ cao, Độ cứng ban đầu và độ dẻo của các nút được cải thiện đáng kể. Ví dụ, Sự sắp xếp của xi lanh lõi có thể cải thiện sự căng thẳng của nhóm bu lông ở kết nối mặt bích, Giảm tổn thất giả vờ, và cải thiện độ dẻo và độ bền của các nút. . Ngoài ra, Việc sử dụng các bu lông và bộ làm cứng cường độ cao cũng cải thiện đáng kể độ cứng ban đầu và hệ số độ dẻo của các nút. .
3. Tiết kiệm vật liệu : So với các nút mặt bích cứng nhắc truyền thống, Các nút mặt bích cứng bên trong và bên ngoài có thể tiết kiệm về 2% của vật liệu, có lợi ích kinh tế đáng kể trong các dự án quy mô lớn.

Kịch bản ứng dụng

Kết nối mặt bích cứng đa vòng mới đặc biệt phù hợp với thiết kế tháp ống thép trong điện áp cực cao, nhiều lượt, Khoảng thời gian lớn và các dự án dòng khác. Thiết kế này không chỉ cải thiện sự an toàn và độ tin cậy của cấu trúc, nhưng cũng cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho kỹ thuật.

Kết luận

Kết nối mặt bích đa vòng mới mới giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu tải và độ cứng thông qua thiết kế tối ưu trong khi tiết kiệm vật liệu.

Cách tối ưu hóa sự sắp xếp bu lông của các kết nối mặt bích thông qua phân tích phần tử hữu hạn để cải thiện khả năng chịu lực tải cuối cùng của nó?

Theo thông tin tôi đã tìm kiếm, Tối ưu hóa sự sắp xếp bu lông của các kết nối mặt bích để cải thiện khả năng chịu lực tải cuối cùng của nó có thể đạt được theo những cách sau:

1. Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) :
   • Các kết nối mặt bích được mô hình hóa và phân tích bằng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn như ANSYS Workbench. Bằng cách mô phỏng các điều kiện căng thẳng trong các điều kiện làm việc khác nhau, Có thể xác định các quy tắc phân phối ứng suất và biến dạng của hệ thống kết nối mặt bích bu lông dưới quá trình tải trước và trong điều kiện chịu áp lực.
   • Bằng cách kết hợp ý tưởng thiết kế được tối ưu hóa với phân tích phần tử hữu hạn, Kích thước hình học của hệ thống kết nối mặt bích bu lông có thể được tối ưu hóa, do đó làm giảm ứng suất tương đương tối đa trên khớp, giảm lượng biến dạng mặt bích, và kéo dài tuổi thọ dịch vụ của kết nối mặt bích.
2. Hệ số hiệu chỉnh ứng suất bu lông :
   • Hệ số hiệu chỉnh ứng suất bu lông m được đưa vào thiết kế để tính đến thời điểm uốn bổ sung được tạo ra bởi sự biến dạng của ống thép Q690 vào bu lông. Nghiên cứu cho thấy rằng việc đưa M đến 0.62 có thể cải thiện hiệu quả tính đồng nhất của phân bố căng thẳng của các nhóm bu lông, do đó cải thiện khả năng chịu lực cuối cùng của các kết nối mặt bích. .
3. Mật độ bố trí bu lông :
   • Bu lông càng gần với tường ống, Khả năng ổ trục của nút càng có thể được cải thiện. vì thế, Tối ưu hóa mật độ sắp xếp của các bu lông để làm cho chúng gần với thành ống có thể cải thiện hiệu quả khả năng chịu tải trọng của kết nối mặt bích .
4. Bolt Preload :
   • Tăng lực tải trước của bu lông có thể làm tăng khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối mặt bích. Phân tích phần tử thử nghiệm và hữu hạn cho thấy các nhóm bu lông có lực tải trước lớn hơn đã tăng khả năng tải trọng cục bộ và biến dạng dưới tải trọng tác động .
5. Đường kính bu lông :
   • Sự gia tăng đường kính bu lông có thể làm tăng khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối bu lông của ống composite. Nghiên cứu cho thấy rằng với sự gia tăng đường kính bu lông, Khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối bu lông ống composite làm tăng phi tuyến. .
6. Thiết kế máy giặt :
   • Các miếng đệm mặt bích được gia cố có thể làm giảm nồng độ ứng suất trong thành bên trong của ống và cải thiện khả năng của cạnh lỗ để chống lại vết nứt. Bằng cách thiết kế và lắp đặt các miếng đệm mặt bích ở phía bên trong của bức tường ống, Khả năng chịu tải cuối cùng của các kết nối mặt bích có thể được cải thiện hiệu quả. .
7. Đặc điểm thiệt hại nhóm bu lông :
   • Đặc tính thiệt hại của nhóm bu lông là sát thương tuần tự. Ba bu lông đầu tiên của nhóm bu lông trên là bu lông chịu tải ban đầu, và khả năng chịu tải của chúng xác định khả năng chịu tải của cấu trúc kết nối tổng thể. vì thế, Mật độ tải trước và phân phối của các bu lông chính này nên được đảm bảo trong thiết kế .
8. Bolt tình trạng giả vờ :
   • Ở trạng thái chuẩn trước, Các mô hình biến đổi căng thẳng và biến dạng tổng thể của đầu nối mặt bích bu lông về cơ bản giống như các mẫu của tình huống chung. Khi áp suất trong ống dần dần, Các mẫu biến đổi căng thẳng và biến dạng của từng thành phần về cơ bản là giống nhau. vì thế, Các điều kiện căng thẳng dưới trạng thái tải trước nên được xem xét đầy đủ trong thiết kế.

Các kết quả nghiên cứu cụ thể về tác động của việc sử dụng thép cường độ cao đối với khả năng chịu tải trọng của các kết nối mặt bích?

Theo thông tin tôi đã tìm kiếm, Các kết quả nghiên cứu cụ thể sau đây được đưa ra cho tác động của việc sử dụng thép cường độ cao đối với khả năng chịu tải tải cuối cùng của kết nối mặt bích:

1. Áp dụng thép cường độ cao Q690 :
   • Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng thép cường độ cao Q690 làm vật liệu mặt bích có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu tải trọng của mặt bích. Thép cường độ cao Q690 có cường độ cao và độ bền kéo, cho phép mặt bích chịu được tải trọng lớn hơn khi bị căng thẳng, do đó cải thiện sự an toàn và độ tin cậy của cấu trúc tổng thể. .
2. Phân tích phần tử hữu hạn và xác minh thử nghiệm :
   • Thông qua phân tích phần tử hữu hạn và kiểm tra độ bền kéo trục, Nghiên cứu cho thấy phương pháp thiết kế của mặt bích thép cường độ cao Q690 là hợp lý và có thể đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng kỹ thuật. Kết quả kiểm tra cho thấy nút mặt bích phải chịu lực hợp lý, và hệ số hiệu chỉnh ứng suất của bu lông được khuyến nghị 0.62 Để giảm mô men uốn bổ sung được tạo ra bởi biến dạng của tấm thép cường độ cao trên bu lông. .
3. Ảnh hưởng của bu lông và độ dày tấm mặt bích :
   • Các bu lông càng gần với tường ống, khả năng chịu lực của mặt bích càng cao. Ngoài ra, Độ dày của tấm mặt bích cũng có tác động đáng kể đến khả năng chịu lực của nút. Tăng độ dày của tấm mặt bích có thể cải thiện khả năng chịu lực, Nhưng khi độ dày của tấm mặt bích vượt quá một giá trị nhất định, Sự gia tăng độ dày ít ảnh hưởng đến việc cải thiện khả năng chịu lực .
4. Ảnh hưởng của đường kính ống thép và độ dày :
   • Đường kính và độ dày của ống thép có tác động đáng kể đến khả năng chịu lực cuối cùng của kết nối mặt bích. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ đường kính ống thép với độ dày có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng chịu lực của mặt bích. Tỷ lệ đường kính và độ dày lớn hơn có thể cải thiện khả năng chịu lực của mặt bích. .
5. Ảnh hưởng của căng thẳng dư đối với hàn :
   • Ứng suất dư và biến dạng dư trong quá trình hàn có tác động đáng kể đến ứng suất của nút mặt bích. Mặt bích cứng nhắc sử dụng chất làm cứng có ảnh hưởng lớn đến ứng suất dư và biến dạng dư, Vì vậy, nên chú ý đặc biệt đến các yếu tố này trong quá trình thiết kế. .
6. Áp dụng mặt bích cổ :
   • Mặt bích hình cổ kết hợp những lợi thế của mặt bích cứng và mặt bích linh hoạt, và có những đặc điểm của độ cứng lớn, biến dạng nhỏ và khối lượng hàn thấp. Nghiên cứu cho thấy hiệu suất mang độ bền kéo của các nút ở các mức khả năng chịu khác nhau là tốt, Tải trọng cuối cùng đạt 130% ~ 150% tải được thiết kế, và độ dày mặt bích, Độ dốc cổ, Bolt preload và tải lệch tâm tải là một tham số chính ảnh hưởng đến hiệu suất chịu tải.