化工设备论文提纲

论文题目：化工设备法兰连接受力非均匀性分析

摘要：法兰连接作为化工设备等过程装备的重要密封部件,对设备的安全运行起着极其重要的作用。因其密封性能好、拆换便捷、强度高等优点,广泛应用于石油化工、国防工程及航空航天等领域。设备运行时法兰连接受力不均匀则影响垫片应力分布,引起法兰密封性下降,甚至于失效,而前人对法兰连接受力非均匀性的研究多为定性分析。所以,本文以换热器管箱法兰为研究对象,建立评价应力分布非均匀性的指标,并利用ANSYS及MATLAB软件,对不同工况下法兰连接受力非均匀性进行定量分析,本文所做工作如下:（1）基于Waters弹性理论,讨论法兰连接结构的受力与变形关系,得出法兰连接受力平衡方程与变形协调方程。（2）利用有限元软件建立法兰连接结构三维仿真模型。在预紧工况下对螺栓非均匀预紧模型进行分析,得出应力分布与变形规律,分析可知在非均匀预紧时,由于预紧载荷波动,密封垫片周向应力分布不再均匀,应力分布非均匀程度提高。在操作工况下对非均匀温度场耦合仿真模型进行分析,可知在非均匀温度场中,密封垫片不同区域密封效果相异,法兰结构容易密封失效。（3）引入应力分布非均匀性的概念,建立了评价应力分布非均匀性的指标,采用MATLAB软件对有限元仿真数据进行计算,对不同工况下法兰盘、垫片、螺栓截面应力分布非均匀性进行定量分析,得出在非均匀温度场中不同载荷幅度变化率下,垫片应力非均匀系数λ的增长率。（4）对法兰连接紧密性进行分析,得出非均匀温度场作用下,螺栓预紧载荷变化幅度与法兰变形规律,并对非均匀温度场中法兰连接的紧密性进行评估;基于法兰连接受力非均匀性的分析,得出了垫片受力分布非均匀性指标与紧密性参数Tp关系。

关键词：化工设备;法兰连接;受力非均匀性;有限元

学科专业：化工过程机械

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 法兰连接结构简介

1.2.1 法兰连接结构形式与分类

1.2.2 密封垫片泄露形式与分类

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 有限元分析法简介

1.5 研究内容

1.6 本章小结

第二章 法兰连接结构理论分析

2.1 法兰连接密封性能影响因素

2.2 法兰连接受力分析

2.3 法兰连接变形分析

2.3.1 法兰盘变形

2.3.2 密封垫片变形

2.3.3 螺栓变形

2.3.4 法兰连接结构变形协调方程

2.4 本章小结

第三章 法兰连接结构有限元模型的建立

3.1 法兰连接结构有限元模型

3.1.1 几何结构

3.1.2 单元类型

3.1.3 载荷及边界条件

3.1.4 传热模型

3.2 模型简化与建立

3.3 本章小结

第四章 法兰连接结构受力非均匀性分析

4.1 受力分布非均匀性及其评价

4.2 预紧工况下法兰连接非均匀性分析

4.2.1 螺栓均匀预紧时法兰连接数值分析

4.2.2 螺栓均匀预紧时法兰连接受力非均匀性分析

4.2.3 螺栓非均匀预紧时法兰连接数值分析

4.2.4 螺栓非均匀时法兰连接受力分布非均匀性分析

4.3 操作工况下法兰连接非均匀性分析

4.3.1 螺栓均匀预紧及均匀温度场耦合时法兰连接数值分析

4.3.2 螺栓均匀预紧及均匀温度场耦合时法兰连接受力分布非均匀性分析

4.3.3 螺栓非均匀预紧及非均匀温度场耦合时法兰连接数值分析

4.3.4 螺栓非均匀预紧及非均匀温度场耦合时法兰连接受力分布非均匀性分析

4.4 本章小结

第五章 法兰连接结构刚度与紧密性分析

5.1 法兰连接结构刚度分析

5.2 法兰连接结构紧密性分析

5.2.1 紧密性设计方法

5.2.2 垫片非均匀系数λ与紧密度参数关系

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献