Ω环-螺栓-法兰连接的可靠性分析

依据最弱环模型和应力 强度干涉模型的基本原理 ,提出Ω环 螺栓 法兰连接密封系统可靠性的基本概念 ,建立了相应的可靠性模型。在系统受力分析的基础上 ,分别给出系统中Ω环、螺栓、法兰强度可靠度计算公式 ,以及用MonteCarlo法模拟计算整个系统可靠度的流程。最后给出某石油化工企业 1台采用Ω环 螺栓 法兰密封连接装置的计算实例。

钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁受力性能试验研究

为改善钢夹板-螺栓连接胶合木梁的刚度在到达极限荷载55%~70%区间内存在减小的问题,设计制作了3组共12根钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁,通过改变配筋率进行三分点加载试验,并与相同设计参数的胶合木梁和钢夹板-螺栓连接胶合木梁进行对比试验。观察记录试件的受力过程和破坏现象,实测各组试件的极限承载力、荷载位移曲线和应变曲线,对比分析增强筋对各组试件破坏机理、抗弯刚度和极限承载力的影响规律。试验结果表明:与钢夹板-螺栓连接胶合木梁相比,钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力和整体弯曲刚度在增强筋的作用下均有显著提高,钢夹板-螺栓连接试验梁在到达极限荷载55%~70%区间内刚度减少问题得到明显改善。钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁的破坏形式随着配筋率的增大,逐渐由受拉脆性破坏向受拉延性破坏再到受压延性破坏进行转变。增强梁截面应变沿高度方向的分布基本符合平截面假定。依据试验数据和理论推导,得出了钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁抗弯计算公式,其理论结果与试验结果吻合较好。研究表明,在钢夹板-螺栓连接胶合木梁受拉区配置增强筋可以有效改善其后期刚度减少的问题,并提升其抗弯性能,可为此类连接木梁的增强提供理论依据和试验支撑。

钢-混凝土组合梁螺栓连接件受剪性能试验研究

传统螺栓连接件的直径小于钢梁预留孔的孔径,导致螺栓与孔壁存在间隙,容易引发钢梁与上部混凝土板间发生相对滑移使组合梁挠度增大。为尽量减小或消除上述间隙,本文引入铰制孔螺栓和螺纹孔螺栓作为组合结构的剪力连接件,并提出锥套自锁螺栓连接件。设计并开展了8个螺栓连接件推出试验,基于各试件的荷载-滑移曲线,研究了3种螺栓连接件与传统螺栓连接件间的抗剪承载力、滑移能力及抗剪刚度等受剪力学性能的具体差异。研究结果表明:3种螺栓连接件的破坏形态与传统螺栓连接件表现一致,均为螺栓杆剪断,混凝土无压溃现象;3种螺栓连接件的抗剪承载力均接近于传统螺栓连接件的抗剪承载力;基于试件的荷载-滑移曲线,3种螺栓连接件均可分为弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;3种螺栓连接件的延性系数和抗剪刚度均明显优于传统螺栓。综合考虑力学性能、施工性能和经济性,本文建议选用铰制孔螺栓用于组合结构的剪力连接件。

基于非线性有限元理论的风力发电机组法兰-螺栓连接分析方法研究

以风力发电机组叶片根部法兰-螺栓连接为例,研究了法兰-螺栓连接分析方法。根据风力发电机组法兰-螺栓连接结构的特点,采用非线性有限元分析方法建立多种法兰-螺栓连接分析模型,对模型的单元类型选择、各部件连接关系的处理及接触对的建立方式进行了研究;分析了单元类型、接触关系等因素对有限元计算结果的影响;提出了针对不同分析需求的风力发电机组法兰-螺栓连接有限元分析方案;为风力发电机组法兰-螺栓连接结构的设计和强度分析提供理论基础。

循环热-机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析

利用通用有限元软件ABAQUS研究了循环温度和恒定机械荷载下螺栓法兰结构的安定性,并探讨了螺栓和法兰的材料属性对安定域的影响,得到了相应的经验设计公式。结果表明,当操作压力小于泄漏压力时,安定极限载荷与操作压力无关,但与螺栓和法兰的热膨胀系数比和弹性模量比有关,并给出了相应的经验公式。本文研究对循环温度和恒定机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析有一定的指导意义。

车站洞门环梁与隧道管片连接螺栓的粘结-滑移

地铁车站洞口的混凝土环梁与隧道管片之间一般通过螺栓连接,螺栓往往以预埋的方式锚入车站环梁内,并且与握裹它的混凝土之间存在粘结-滑移变形,这对环缝张开宽度和环梁结构损伤发展都可能产生影响,为进一步明确其中的机理及影响程度,参考既有的粘结-滑移本构模型,利用可细化分析粘结-滑移的有限元分析平台,在充分考虑材料非线性特征的基础上,针对3种不同型号螺栓,分别考虑锚固长度足够和不足两种情况,分析了螺栓在环梁内的粘结-滑移,以及环缝宽度增大的过程;通过量化分析粘结应力和螺栓应力沿螺栓长度的分布,揭示了粘结-滑移对环缝宽度发展的影响机制.分析表明:采用粘结-滑移模型时,得到的螺栓连接刚度介于嵌固模型和弹簧模型之间,粘结-滑移变形对盾构管片和车站环梁之间环缝宽度的影响不可忽略;仅考虑受拉影响,即便在锚固长度足够的情况下,当螺栓接近屈服时,螺栓与环梁间的粘结-滑移变形在环缝张开宽度中占比最大可达30%,螺栓屈服后,这个滑移占比会随环缝扩展降至8%以下,受此影响,考虑粘结-滑移的螺栓抗拉刚度最低约为完全嵌固模型的1/3.

型钢-螺栓连接装配式剪力墙抗震性能研究

为改善装配式剪力墙的抗震性能,文中设计一种型钢-螺栓连接的装配式剪力墙。通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型,探究在低周往复荷载下的破坏机理及受力特性。结果表明装配式剪力墙采用型钢连接,其抗震性能与现浇连接方式基本一致,极限承载力提高了24.4%,延性相差1%;轴压比对装配式剪力墙的抗震性能影响较大;文中研究可为型钢连接装配式剪力墙结构的设计提供参考。

螺栓连接的H型钢-竹集成材组合结构连接件推出试验

将H型钢翼缘与侧压竹集成材通过螺栓连接形成一种钢-竹组合结构,完成了5组共15个试件的静态双面剪切推出试验,以研究其屈服模式和破坏特征,探讨螺栓直径和竹集成材厚度对钢-竹组合结构的力学性能影响。试验结果表明:钢-竹组合结构破坏时,若竹集成材较厚,试件会发生双铰屈服,螺栓在竹集成材孔内以及H型钢翼缘孔内形成2个塑性铰,且螺栓直径较小时,会发生螺栓端头断裂;若竹集成材较薄,试件会发生单铰屈服,螺栓在H型钢翼缘孔内形成一个塑性铰,在竹集成材内保持刚直,且竹集成材会先于螺栓产生劈裂破坏。随着螺栓直径的增加,推出试件的屈服荷载、极限荷载和剪切滑移刚度均呈线性比例增加,延性无显著变化;试件的屈服荷载、极限荷载和延性随着竹集成材厚度的增加而增大,竹集成材厚度对剪切滑移刚度无显著影响。依据Johansen屈服模式Ⅲs和欧洲规范Eurocode 5考虑绳索效应,提出了适用于型钢-竹集成材螺栓连接的抗剪承载力公式,其计算值与试验值误差为12.92%,抗剪承载力计算值与试验值较吻合。

钢夹板-螺栓连接胶合木梁疲劳试验研究

钢夹板-螺栓连接胶合木梁在实际工程运用中受到循环往复动荷载的作用,极易产生损伤累积而造成构件失效。为了研究钢夹板-螺栓连接胶合木梁的疲劳特性,通过不同应力水平下的等幅疲劳试验及静力对比试验,分析了钢夹板-螺栓连接胶合木梁的疲劳破坏形态与机理,研究了其刚度退化规律,探讨了疲劳极限荷载。试验结果表明,钢夹板-螺栓连接胶合木梁的疲劳破坏主要发生在加载点附近。随着疲劳循环次数的增多,钢夹板-螺栓连接胶合木梁的跨中挠度以及沿截面高度的拉、压应变均显著增大,压应变增幅大于拉应变,且应变分布情况基本符合平截面假定。试验梁的弯曲刚度随着疲劳循环次数的增加而呈现出线性退化,基于刚度退化的疲劳寿命预测与试验实测寿命基本吻合。钢夹板-螺栓连接胶合木梁的疲劳寿命随着应力水平的增大而降低,在应力比为0.2,应力水平不超过0.5倍静力极限荷载时,疲劳寿命均大于200万次,表明钢夹板-螺栓连接胶合木梁具有较好的疲劳特性。此外,还对疲劳载荷的振幅和疲劳寿命进行了线性回归分析,得到的疲劳极限载荷为0.5435 F_(u)。最后,利用ANSYS nCode软件对试验梁进行疲劳有限元分析,分析表明,该软件能较好地模拟钢夹板-螺栓连接胶合木梁在不同应力比下的疲劳响应。

装配式梁-柱钢结构全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能研究

装配式钢结构H型钢梁-钢柱节点采用全螺栓连接,能够提高装配式高层钢结构的安装速度。为了明确全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能,采用准静态加载试验分析方法,将试验过程分为5个阶段:弹性阶段、非线性变形阶段、明显滑移阶段、承载力强化阶段和屈服阶段,对9个不同螺栓数量的试件进行研究,对9个试件在整个加载过程中加载点的荷载-位移曲线以及变形和接触面滑移情况进行分析。结果是:在连续加载循环中,滑动载荷越来越小,各回路盖板上螺栓的拉力减小,拉伸力的降低导致抗滑能力和耗能能力的降低,迟滞回线饱满,这表明螺栓连接结构具有良好的耗能能力,力学性能和抗震性能好。

基于螺栓-法兰连接紧密性理论的弹性垫圈优化设计

提出了带有弹性垫圈的螺栓-法兰连接系统紧密性分析方法,并以弹性垫圈的最大回弹量为优化目标,建立了优化设计的数学模型,编制了设计程序。采用该方法既可对系统进行泄漏率定量预测,亦可依据最大允许泄漏率准则对系统进行紧密性设计。该设计方法方便省时,设计结果合理。针对某厂高温换热器设计了螺栓-法兰连接用弹性垫圈,解决了密封连接系统由于经常开停车且工况波动较大而引起的长期严重泄漏问题。

Ω环螺栓法兰连接设计载荷确定

对Ω环 -螺栓 -法兰密封连接结构的受力状态进行了分析 ,针对Ω环环圈间是否设置辅助垫片的不同情况 ,提出了Ω环和螺栓设计载荷的计算公式 。

螺栓-法兰连接系统RCM分析及故障风险评价

针对影响螺栓-法兰连接系统可靠性的许多因素具有复杂性、非确定性的特点,结合现场历史资料和专家经验,提出了螺栓-法兰连接系统功能与功能故障、故障模式、影响及危害度分析方法,在定性分析的基础上,利用模糊数学提出可靠性为中心的维修定量分析方法,对螺栓-法兰连接系统的故障进行了风险评估。

装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点抗震性能有限元分析

装配式钢结构芯筒法兰柱拼装时需按照负公差进行安装,上柱内壁与芯筒间存在间隙,因此设置单向螺栓可以增强柱壁与芯筒的联系。为进一步实现高效装配并节约工程成本,采用自攻螺栓连接代替单向螺栓,即为装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点。对该连接节点建立有限元分析模型,深入分析上柱内壁与芯筒间隙的变化对节点力学性能的影响。考虑到实际工程中间隙不宜过大,因此将上柱内壁与芯筒单侧间隙从0 mm设置到3 mm。有限元分析结果表明:当上柱内壁与芯筒单侧间隙小于3 mm时,节点滞回性能较为接近,间隙的改变对节点抗弯承载力和等效刚度退化曲线无显著影响,因此在保证节点抗震性能的同时满足施工安装的便捷性,可将装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点上柱内壁与芯筒单侧间隙控制在2 mm。

木材-钢填板螺栓连接的承载能力试验研究

对4组不同木材厚度共20个螺栓连接试件的结构性能进行试验研究,得到木材-钢填板螺栓连接在顺纹受拉时的承载能力,并探讨其破坏模式及破坏机理.研究表明,木材-钢螺栓连接的破坏模式、承载力大小及其延性均与连接中侧材相对厚度有关.木材-钢螺栓连接在现代木结构中具有广泛的应用前景,研究结果可为我国现代木结构的加工、设计和应用提供参考.

钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件受剪性能

采用ABAQUS有限元软件对钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件的受剪性能进行三维实体有限元非线性分析,模型考虑钢梁、混凝土板和高强螺栓等材料非线性以及各部件之间的接触关系,在试验验证的基础上探讨混凝土强度以及高强螺栓直径、屈服强度、长径比和预紧力等参数对抗剪承载力的影响,分析结果表明:高强螺栓连接件的抗剪承载力随混凝土强度、螺栓直径与屈服强度的增大而提高。通过拟合建立考虑混凝土强度、高强螺栓直径和屈服强度影响的单个连接件抗剪承载力计算式,并对现行规范中栓钉受剪计算公式和国外学者及本文提出的高强螺栓受剪计算公式的计算值进行比较,结果表明本文提出的计算式具有较高的精度。

法兰-螺栓联接对加速器对中装配同轴度的影响

针对直线感应加速器对中装配同轴度要求高的特点,考虑法兰、螺栓和密封垫相互作用,建立了加速器对中装配法兰-螺栓联接的三维有限元模型,分析了螺栓预紧力对加速器对中装配时同轴度的影响作用。水平面上的螺栓预紧力与其它螺栓预紧力的差异变化对组元轴线改变的影响最大,而处于竖直方向上的螺栓的预紧力差异对同轴度的影响较小。因此在实际装配中应更注意水平方向的螺栓预紧力的控制。研究结果为加速器对中装配同轴度提高提供依据。

基于宏观建模方法的胶合木-钢夹板螺栓连接数值模拟

为解决胶合木-钢夹板螺栓连接三维有限元模型计算效率低、收敛性差的问题,采用一种有限元宏观建模方法进行胶合木-钢夹板螺栓连接的模拟,该方法通过非线性一维单元的组合,从而简化连接节点性能的有限元计算。同时,结合胶合木-钢夹板螺栓连接件抗剪性能试验,建立各连接节点的宏观模型和传统三维有限元模型。通过对比试验结果与宏观模型的计算结果,来验证该有限元宏观模型的计算效率及计算精度。研究结果表明:胶合木-钢夹板螺栓连接的宏观模型与连接件抗剪性能试验的荷载-滑移曲线是一致的,该宏观模型能够正确反映胶合木-钢夹板螺栓连接节点的剪切性能、滑移特性、滞回性能、刚度退化和失效特性。相比传统三维有限元计算方法,有限元宏观模型的计算成本相对较低,且收敛性较好。有限元宏观建模方法可有效提高具有大量连接的复杂结构非线性分析的计算效率。

基于螺栓连接的木-轻集料混凝土构件剪切研究

为研究螺栓连接件连接的木-轻集料混凝土试件抵抗推出剪切的能力,设计了32组96个螺栓连接件连接的木-轻集料混凝土试件,采用电液伺服万能试验机及TDS数据采集仪等设备进行了静载推出试验。结果表明:螺栓型剪力连接件的螺栓多于2根后,剪切破坏模式属于脆性破坏;螺栓根数相同时,LC20等级的轻集料混凝土连接件推出变形延性系数大;考虑试件极限位移、极限承载力性能,使用2根ф8 mm或ф10 mm直径的螺栓及LC30等级的轻集料混凝土时,综合性能最佳。试验成果对木材与轻集料混凝土复合结构的设计、应用等提供一定的参考价值。

高强螺栓对蜂窝梁-柱端板连接节点力学行为的影响

目的 研究不同等级高强螺栓的拉力和撬力分布规律以及对蜂窝梁-柱端板连接节点的破坏形式和滞回性能的影响,为后续研究提供参考。方法 应用ABAQUS建立数值模型,在与试验结果吻合的基础上,分析螺栓等级、直径、预紧力和端板厚度等参数对蜂窝梁-柱端板连接节点性能的影响。结果 蜂窝梁可以起到转移塑性铰的作用,减小连接处端板变形;端板-梁翼腹板双铰耗能破坏的节点延性和耗能性能更好;端板厚度相同时,螺栓直径和预紧力对节点极限承载力的影响较小;撬力随螺栓直径和预紧力的增加而减小,随端板厚度增加而增大。结论 端板厚度增加有利于蜂窝孔的应力迁移作用,使节点发生端板-梁翼腹板双塑性铰耗能破坏,但撬力影响不可忽略;随螺栓直径和预紧力的增大,选用较厚端板的节点破坏模式由端板强铰向梁强铰转化。