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EN13445作为最新的欧盟压力容器标准,研究意义重大。在该标准第三篇第十一章详细介绍了法兰的计算方法,并在附录G中提出了法兰另一种新的设计思路和计算原理。在传统的法兰设计中,我国以及美国以ASME规范作为设计准则,ASME规范主要基于弹性准则,在给出垫片应力的前提下进行力平衡计算,只考虑了法兰的强度完整性。而在EN13445附录G的标准中,则考虑了法兰结构的完整性,目的为保证法兰的强度与接头的密封性,考虑了法兰-螺栓-垫片系统的变形协调关系,由于连接变形引起垫片力的改变,以及螺栓伸长量,法兰转角位移量的改变及其他们的相互关系,还考虑了有外力矩与温度载荷的情况。密封性能的计算基于载荷/变形关系的弹性分析,强度计算基于法兰-壳体的极限分析。本文对这两种方法分别进行介绍,并给出一系列法兰的计算结果,最后与传统的ASME规范进行对比,结果显示EN13445能充分挖潜法兰的承载能力,而且对于密封方面比ASME有着更为严格的要求。
在ANSYS有限元模拟部分,由于工程实际中,法兰经常被置于高温高压下运行,而高温对法兰会产生相当大的热应力,我们对法兰进行一个结构场与温度场的耦合分析,并绘出温度一应力曲线圈,并发现最大应力位置会随着温度的升高而改变。