夹套式加热炉非标法兰应力分析.pdf

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1、第39卷增刊1石油化工设备Vo1．39Supplement12010年8月PETRO-CHEMICALEQUiPMENTAug．2010文章编号：1000—7466(2010)增刊1—0011-04夹套式加热炉非标法兰应力分析于振波(抚顺市特种设备监督检验研究所，辽宁抚顺113006)摘要：目前，许多非标准法兰及法兰连接结构的强度计算还没有具体的国家标准。法兰最大工作压力是安全正常的重要技术参数，应用ANSYS对夹套式加热炉法兰进行应力分析，得到法兰板内应力分布状况并对法兰各部分结构进行确定性强度校核。关键词：加热炉；夹套式法兰；有限元分析中图分类号

2、：TG050．3文献标志码：BFlangeStressAnalysisUsedinJacketFurnaceYUZhen-bo(TheInstituteforSpecialEquipmentSupervisionandInspection，Fushun113006，China)Abstract：Nowstandardofstrengthcalculationisnotcomeonabouttheflangeandthestructureofflangedconnection，butthemaximumworkingpressureisanimport

3、antparameterforsafeworkingofflange．SofiniteelementsoftANSYSwasusedtomakeanalysistheflangestressonjacketfurnace，stressdistributionstatusandinspectstrengthofitsstructurewasobtainedbothinternallyandexternally．Throughfiniteelementanalysis，fullgraspofthestructurestrengthre—servestat

4、e．Keywords：furnace；jacketflange；finiteelementanalysis随着工业技术的不断发展和各种工艺要求的不接结构接触分析为典型的非线性有限元问题。非线断增多，非标准结构压力容器的应用场合也在不断性包括材料非线性、几何非线性和状态非线性，文中增加，随之出现了一些特殊的法兰密封和紧固方式。只考虑状态非线性。法兰一般承受高压脉动载荷，对其强度和刚度均有在状态非线性中，接触问题是一种很普遍的较高的要求口]。目前，一些非标准容器及其部件状态非线性行为。接触问题的复杂性是由于接触的强度计算还没有相应的国家标准。为了保证法兰

5、前后系统状态的改变及接触边界条件的高度非线在安全状态下工作，生产厂商必须对法兰进行强度性所引起的。目前，国内外已出现了许多接触问校核并向用户推荐法兰的最大工作压力。题的求解方法，如直接约束法、子结构法及罚函数一般标准法兰采用螺栓紧固连接方法，加热炉法等。炉门法兰为对称结构，法兰问的连接采用特殊的连物体接触边界的分析见图1。图中，假设相互接结构缩紧圈和楔形体。文中采用ANSYS对夹套接触的A、B两物体，S和S分别是给定的载荷和式加热炉炉门和炉体间法兰连接以及其特殊的缩紧位移边界条件。选择局部坐标系(m，)，m与接触连接结构进行应力分析。面相切，垂直于接

6、触面方向，C是接触点。A、B两1接触分析基本理论’物体的接触通常可归纳为以下3种情况。该法兰与锁紧圈和楔形体通过接触紧固，此连(1)开式接触两物体是分离的，此时接触约束收稿日期：2010—03～10作者简介：于振波(1979一)，男，辽宁朝阳人，硕士，从事压力容器的检验工作。石油化工设备2010年第39卷释放。下的的特性参数均近似取为弹性模量E一2×△U一△己，+。U>O(1)10MPa，泊松比===0．3，摩擦因数取为0．20(无润(2)粘式接触两物体接触且无相对滑移。滑状态)。／oF+AF>0简体内部的设计压力P一2．2MPa，设计温度l。F+A

7、F<(。F+AF)t一100℃；夹套内部设计压力P。一0．3MPa，设计(3)滑移接触两物体相接触，且沿接触面的切温度t2—20℃。面有相对滑移。／oF+。AF>01(。F+△F)(△【，厂△e)<03以上各式中，m和n分别表示两物体法向和切向方向；F和F分别代表B物体作用于A物体的法向接触力和切向接触力，N；。U表示两物体的初始间隙，U和U分别表示两物体法向和切向位移，m；。()表示初始值；△()表示增量值；为静摩擦因数。上述判断条件可用来判断相接触物体的接触状态变化。图3加热炉炉门法兰结构简图依据该加热装置的结构特点和载荷条件，可取1／18建立分

8、析模型，包括炉门封头、法兰、与法兰接触的锁紧圈和部分壳体，有限元模型见图4。应用ANSYS软件，采用SOLI