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改善法兰结构强度的措施

作者:admin 来源:原创 日期:2018-1-4 23:02:12 人气:26

    特高压钢管塔采用柔性法兰节点是由螺栓与法兰盘组成,属于螺栓连接的一种,而螺栓连接件的连接质量关系到法兰结构的强度和可靠性,同时法兰结构的强度与法兰整体的承载性能密切相关。因此本文利用有限元软件ANSYS仿真分析法兰高强度螺栓预紧力施加方法对法兰节点连接质量的影响,在此基础上建立两类输电钢管塔法兰有限元模型,采用非线性有限元理论,研究法兰节点在轴向拉力作用下的承载性能。通过上述两方面的研究,提出提高改善法兰结构强度的措施,避免法兰发生结构失效。

主要结论

      (1)法兰用高强度螺栓预紧方式采用对称预紧方法,并由分步法对螺栓连接的影响分析,得出当分步数在5步之内时,螺栓的残余预紧力和接触压应力的分布改善效果较明显,当分步数超过5步时,改善效果不再明显。因此建议一般螺栓预紧力操作过程中选取(3-5),从而能够提高法兰节点连接性能,避免法兰节点在承受外载荷初期发生失效。

      (2)选用螺栓对称分步预紧方案时,采用一套电动扳手得到的预紧效果优于多套电动扳手,但是实际输电线路架塔过程中,出现大规格法兰结构所川螺栓数目过多的情况,可以考虑采用多套电动扳手,以便提高施工效率。根据分析得出采用两套扳手相比多套扳手,得到的螺栓残余预紧力和接触压应力较大、分布更均匀,能够保证连接件相对较好的连接质量。

      (3)设计载荷作用下,两类法兰节点都处于弹性变形阶段,但是ii型柔性法兰采一体锻造的方式,提高了法兰整体刚度。同时两类法兰川螺栓的受力情况受到法兰变形的影响,由于法兰内缘翘起,螺栓不仅承受拉力而且承受一定的压力,Ti型柔性法兰由于变形小于柔性法兰,其螺栓主要承受拉力。

      (4)提高法兰承载性能的有效措施如下:螺栓靠近钢管壁布置、增加法兰盘的厚度以及增加螺栓数目可以提高柔性法兰连接节点的承载力。对于由I型柔性法兰发展而来的11型柔性法兰,建议在法兰结构设计时坡度取值范围为11°到18°之间。针对其他法兰相关尺寸参数分析得出,法兰盘厚度增加和增大螺栓距法兰外边缘距离,但是会使法兰盘尺寸变大,导致法兰用钢量和自重增加;高强度螺栓所施加的预紧力大小几乎不影响法兰承载力,但是能够提高法兰的轴向刚度。

    论文对两类特高压钢管塔用柔性法兰结构的强度进行研究分析,并初步探究了法兰尺寸参数对其承载力的影响规律。在此基础,可以进一步研究的工作有:

    (1)在螺栓预紧力方面,可以考虑法兰螺栓连接承受动载荷作用时造成螺栓松动问题,进而研究螺栓预紧力变化对法兰连接质量的影响。

    (2)对于法兰尺寸参数对承载力的影响研究,本文采用一单变量的方式。为进一步研究参数的影响,接下来可以采用多变量方式,研究不同参数组合后与法兰承载力的影响规律。