刚性法兰连接节点有限元分析

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第2 4卷第 2期20 0 8年 2月

电网与水力发电进展Ad a eso we yse& Hy r eecrc Engn e i g v nc fPo rS tm d o l ti ie rn

Vo.4 No2 1 2 .F b.0D e 2 H8

文章编号：6 4 0 0 ( 0 8) 2 0 3— 3 17— 0 9 20 0— 0 10

中图分类号：M2 6 T 0

文献标志码： A

刚性法兰连接节点有限元分析曾程 (东省电力设计研究院广州 5 0 0 )广 16 0

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ABS TRACT: i p p r r s n s t d e np o e t s f h gd Ths a e e e t u is r p r e e i i p s o i ot r

常为拉力的11~ .倍。在拉力作用下 .兰盘上 . 15 5 3法受力面积较小 .在压力作用下，兰盘上受力面积较法大，因此，兰盘的破坏主要是由拉力大小决定[法 1 1。故本文中的有限元模型只考虑法兰轴心受拉时的情况。 l图所示为法兰模型。 l本文中所用法兰模型表是的的基本数据。

l g i d rh a af c da l iot nte m ns f ne o t n e t i re n a s e ii e et a j nu e x lo a n y s fh f e lwi p l ai no e n lt a s f a eANS, a dr v as h t a p i t t ay i l ot r h c o fh a c w YS n e lte em e h n c h vo fterg dfa eun e xalo c . c a ial be a iro h ii ng d rt a i re l he f

K YW OR SR g neon; N Y;f i e et to E D: i d a g itA S S ite m nme d if l j nel h

摘要：主要研究了钢管结构中刚性法兰连接

轴心力作用的受力性能，应用大型有限元软件A S S N Y进行了有限元分析，揭示了刚性法兰盘在受轴力状态下的受力特点。关键词： g ag i; N Y;ii l et i dl r i f nej n A S S f t e m n ot ne e

O引言 输变电结构中大量用到各种钢管结构，钢管在结构中 .节点的设计是至关重要的研究课题 .节管其点承载力的大小和强度直接关系到整个结构的安全

性和可靠性。目前输电塔结构的高度越来越大 .下部构件连接法兰盘的受力随之增大。刚性法兰由于

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兰经掣

衷{燕“们尺鼓纠科袤 2 2 2 管 m/ mm

能提高法兰接点的整体刚度，因而得到大量的应用。

但目前关于刚性法兰连接的理论并不完善，现行规范中的设计方法存在不合理之处，因此，刚性法兰对的受力特点进行研究，着重要的理论和实际意义。有

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12 0￣d管) 6 0 (, 4 12 o￣X管) 6 5 ( 4

2 88 4 Q 4 B 1 Q 4 B 5 0 . 8 3 5 7 35 4 0 2 88 4 Q 4 B 1 Q 4 B 3 0 . 8 3 5 6 35 4 0

本文将借助A S S N Y有限元分析程序，对钢管结构中的刚性法兰的受力性能和变形情况进行分析，求力揭示其在轴心力作用下的应力分布特点。

有限元分析时 .管、兰板以及肋板材料选取钢法 Q 4,屈服应力 r=4 a弹性模量取 2 6 35其， 3 5MP,、 .x 0 1l/[,T00]料为各向同性， 0l m21= .l。材 N 2E泊松比=03螺栓选取 8级高强螺栓。栓材料应力应变曲 .。 . 8螺

1计算模型 在对法兰节点进行设计时，钢管所承受的压力通

线如图2示 .屈服应力 r 4 a弹性模量所其， 0MP, F6取 2 6 1“/ G= .1。泊松}= .。计算过程 . x 0Nm, 00E 0 03中均忽略自重的影响。

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曾程：钢性法兰连接节点有限元分析

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2

控树 厦力压夏兹钱厦力卑伍： M{a

整个法兰盘模型共设置空间节

点 1 7个， 611各类单元 52 3。模型中钢管、兰板以及肋板均采 6个法

用A S S N Y中的Se 3 hl9单元模拟， l螺栓则用l k单元 i8 n模拟。模型计算中采用位移增量加载方式，计算采用V nMi s服准则及相关流动准 .[ o s屈 e￣4 J。网3 l1所示为荷载与位移关系。35x1 3Ox1

囤d屈荷载‘的等效应力云图夏 j

节点区的应力分布及塑性区扩展： 图5 8~展示了节点的应力分布和塑性区的扩展过程。

囊 21 o 5 x15x1 1O x1 5O x1O

南应力云图可以看出 .始时最大V nMi s开 o s应 e

力出现在钢管和法兰板的连接处 .加劲肋板与钢管

的连接端头，加劲肋板底部边缘以及法兰板螺栓孔位移/珀

周围。

凰 3萄载一移曲线霉位

2计算结果分析由图3载一荷位移曲线图可以看出，有一个明显

的拐点，那就是荷载值为2 7 N 412k处。在该数值以下，荷载与位移基本上呈直线关系，在此荷载值之后，图发生弯曲，曲线法兰进入塑性阶段。因此，可以认为荷载值2 7 N 412k是该法兰的屈服荷载。由图4以看出，可刚性法兰节点在加载到屈服荷载时 .力集中主要出现在钢管和法兰板的连接处，应加劲肋板与钢管的连接端头 .劲肋板底部边缘以加

及法兰板螺栓孔周围 .而加劲肋板之间的钢管部分应力集中系数较小，力明显比周围部分低。肋板应顶端以上的钢管应力分布比较均匀 .明节点的应说力集中情况只对肋板高度范围内的部位有影响，对钢管其他部位没有太大影响此时的应力集中最大值为45M a部分应力 5 P

集中区域已经进入了塑性状态

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第2期

电网与水力发电进展

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一图9节点在极限荷载下的变形图大倍数 5 )放 O

出现向上凸起的变形 …… 此处隐藏：2022字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……