对焊法兰设计的优化方法

法兰锻件网2021-01-09 08:34:51

在一定设计条件下,对焊法兰的优化方法,并对这些方法作 出了分析和评估,借助于满应力优化设计方法思路,基于大量对焊法兰设计经验,作者提出了一种方便而又规范的对详法兰优化设计方法—按比例调整优化设计法。 同时,较为详尽地介绍了这一方法的应用,并提供了这一方法与满应力优化设计法相 比较的计算结果。

 

在一定的设计条件下,除了合理选择垫 片材料、螺栓配置和法兰材料外,通过综合调 整对焊法兰结构尺寸,可以获得既满足强度 要求又具有结构紧凑、重量轻巧的对焊法兰。 大量的对焊法兰设计,使我们认识到,获得一 种既能实现对焊法兰结构$寸优化设计,又 具有直观、规范、迅速的对焊法兰优化设计方 法是设计人员所欢迎的。

 

对焊法兰设计优化简介

 

对焊法兰设计是一个逆运算过程,其联接按设计需通过试算的方法进行,影响最终结果的设计参数众多,其作用又是相互交错的。在大量的工程设计中,设计人员往往对对焊法兰设计结果既不感满意又觉得难以调整 其影响参数达到满意结果。为此,对焊法兰的优化设计早已被法兰研究及设计人员所重 视。随着计算机技术的广泛深入应用,这种优化设计变得容易、方便、现实了。

 

合理的法兰设计旨在选择一个合适的垫 片(包括材料、种类与尺寸)、配置一组适宜的 螺栓(包括材料、规格、数量及螺栓中心圆直 径),确定一适宜的法兰材料及其结构尺寸, 并使它们满足强度要求,从而获得一结构紧 凑、受力合理、密封可靠的“联接”。大量的设 计实例表明:满足同一设计条件的合理的法 兰联接设计与通常设计结果相比较,存在着 较大的差异,就法兰所消耗的材料与制造费 用而言,前者可仅为后者的几分之一,同时对 焊法兰合理设计、优化设计具有明显的经济 效益,是一项具有现实意义的工作。

 

多年来,从事法兰研究设计工作的人们, 不断地探索法兰联接的合理设计方法,但就 整个法兰联接的合理设计一优化设计来 说,工作难度较大,至今这方面较为全面成熟 的报道尚极少。为此,人们首先转向从工程需 要出发.简化整个法兰联接优化设计,提出能 满足工程设计要求的准则法优化设计法兰。 既充分考虑对焊法兰优化设计必须涉及法兰 的整个联接.根据对焊法兰使用场合,合理选 择垫片、法兰材料及螺栓配置,又充分考虑工 程设计条件,将对焊法兰优化设计转化成以 积极调整对焊法兰结构尺寸(法兰厚度、颈部大端厚度A、颈部高度《为主,使整个法兰在一定设计条件下,在满足强度要求前提 下,获得紧凑、质量轻的结构,从这一角度出 发,目前报道较全的对焊法兰优化设计中大 致有两类,一类是基于Waters法的满应力准 则法,另一类则是基于Hamada法兰分析法的数学极值法。

 

量轻巧、受力合理的法兰优化设计结果。

 

为了进行满应力优化设计,必须充分认 识对焊法兰结构与法兰应力之间的关系。图 2绘制了对焊法兰各项应力随法兰锥颈大端 厚度…及锥颈高度A变化的情况;图3则绘 制了对焊法兰各项应力随法兰环厚度~变 化的情况。


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