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法兰承载力分析

时间:2019-04-29 13:25 来源:孟村法兰 作者:孟村法兰
       受拉试件由于法兰连接螺栓滑丝而停止加载,此时,法兰本身并未达到承载力极限状态。为了解法兰的极限状态和承载力,采用有限元软件ABAQUS对其承载力进行分析。模型尺寸与试验试件相同。为了防止钢管、螺栓过早破坏,除增大法兰刚度外,其他部件的刚度、加载方法与试验相同。
       法兰FD2921H1+FD2929H7的荷载-位移曲线如图13所示,其中,法兰位移取法兰盘翘曲变形;法兰应力σ发展如图14所示。由图可知,法兰的屈服荷载为1276kN,极限荷载为2399kN。
法兰FD2921H1+FD2929H7 的荷载-位移曲线法兰FD2921H1+FD2929H7 的应力发展
      由图14a可知,小管径近焊缝处法兰颈口首先受拉屈服;随着荷载增加,小管径法兰颈部变坡全截面屈服,法兰发生翘曲变形,大管径法兰变坡处局部屈服,法兰盘边缘顶紧(图14b);达到极限荷载时,法兰颈部和变坡处均全截面进入塑性(图14c),法兰达到承载力极限状态。由此可知,有限元分析与试验结果规律基本保持一致。
      法兰FD4537H1+FD4545H7的荷载-位移曲线如图15所示。由图可知,其屈服荷载为2893kN,极限荷载为7119kN。应力发展如图16所示。由图16a可知,小管径近焊缝处法兰颈口首先受拉屈服;随着荷载增加,小管径法兰大面积屈服,大管径法兰颈部变坡处进入塑性,法兰翘曲变形主要集中在小管径法兰一侧(图16b);极限荷载时,大小管径法兰均发生明显的塑性变形,法兰破坏(图16c)。
 
法兰FD4537H1+FD4545H7 的荷载-位移曲线法兰FD4537H1+FD4545H7 的应力发展
       有限元分析的法兰屈服荷载与设计承载力对比如表5所示。由表可知,有限元分析的法兰屈服荷载比设计承载力略高,有一定的安全裕度。对不等管径法兰,整体上满足设计要求,但安全裕度不高,可在工程设计中酌情加强。
法兰屈服荷载和设计承载力对比

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