不锈钢法兰螺母连接到法兰表面，该表面施加573K的温度负荷。 法兰和管道的外表面上没有绝缘层。 考虑螺栓孔空气层，上下法兰之间的空气层以及法兰外表面上的热传递对系统温度分布的影响。 法兰的外表面，螺栓 螺母和空气接触部分具有等效的对流传热系数，并且螺栓孔空气层和上下法兰之间的空气层采用它们各自的等效值 导热系数。 温度沿着垫圈的径向从内侧到外侧逐渐降低，并且表面和内侧之间的温度差约为16K。 从图7可以看出，垫圈的周向温度分布是均匀的，并且最高温度和最低温度之间的差小于1K。 螺栓和螺母的温度分布表明，螺栓的温度从中央部分到两端逐渐降低，并且沿着凸缘盖的径向从内侧到外侧逐渐降低。 螺母法兰接触表面的温度最高。 这是因为螺栓 螺母的温度首先从法兰传递。 另外，法兰材料的热导率比孔空气的螺栓高。 该层的等效热导率要大得多。 在垫片应力沿径向分布的比较工作条件下，垫片密封的比压不应低于mP = 9，即垫片系数，为3； P是内部压力，为3 MPa）。
加热后，垫片应力大于9MPa，不会泄漏。 但是，由于垫片在高温下会蠕变，因此收缩率越来越大，回弹能力也越来越差。 当蠕变较小时，如果垫圈应力仍大于mP，则垫圈不应泄漏。 此时，无需对液压法兰进行热拧紧； 但是当蠕变大时，垫圈应力可能小于mP。 会有泄漏，您需要考虑一下。 工作条件下的螺栓应力分布是在应力分布内部沿着长度方向螺栓，在扁平法兰应力分布之外沿着长度方向。 长度为0和100mm的点间距表示在螺柱顶部和底部的内侧的两个点，长度为0和100mm的点间距表示在顶部和底部的外侧的两个点 螺柱部分。 当螺母靠近上下凸缘的接触位置时，在盲板法兰上会产生最大应力，并且两端的应力都较小。 比较表明，螺栓受弯矩的影响，内侧被张紧，外侧被压缩。
当预紧力和弯矩结合在一起时在这种作用下，内部拉应力较大而外部拉应力较小。 施加内压后，对焊法兰螺栓的总体应力分布趋势与预拧紧时相同，但应力增加。 温度升高后，平焊法兰两端的应力显着增加，并略加其他部分以充分利用数据并减少结构部件。 完整的螺纹法兰被用作原型，法兰环与螺栓相邻。预制的环间段被切割成一定的形状。 预制切口的径向深度不超过颈部底部的最大厚度，并且不能用螺钉头和螺母沿圆周方向干燥。 为了保持关节结构的对称性，法兰环表面上每个螺栓之间的嘴形相同。
考虑的典型切割形状为矩形，半圆形和V形。 预制并切割法兰环后，可以减轻部件重量。 如果原始的完整法兰环（不包括锥形颈部和管壁）的重量为100％，则三个截止法兰的重量将分别减少％，20％和25％。 有限元模型选择三维有限元模型来模拟完整和截断螺栓方法。 考虑轴对称载荷时，相邻的螺栓具有几乎相同的形状，满足旋转对称的条件。 因此，仅需沿松管法兰环的圆周对整个结构的八分之八建模即可。 本文使用AbaqusoV6.7非线性有限元软件来执行计算。
对于法兰和螺栓，使用具有内部自由度的8节点三维实体元素C3D8I进行离散化。 该元素在形状函数中引入了不协调的形式。 因此，它具有良好的曲折模拟能力。 正确切割螺栓的凸缘和几何形状后，可以通过扫掠（sweep）网格区分方法生成网格。 经过试验计算，确定了网格密度，尤其是在螺栓孔和法兰锥周围。 颈部倒角区域可细化网格。 离散之后，有限元网格的法兰连接中会有混乱的接触，冲突和预紧的耦合作用。 计算时，总共考虑了三组面对面的触摸连接，上下方法触摸法兰的连接面，上法兰的顶面触摸螺栓头的底面，然后 下法兰的上表面接触螺母的下表面。 触摸正常动作定义为硬触摸连接，即间隙为零时。 触摸表面可以完全刚性地传递法向应力，如果间隙大于零，则任何节点力都可以在触摸表面之间传递。 使用经典的库仑冲突力模型，对冲突进行切线思考。 每个触摸表面的冲突因子取为0.15。
法兰上应力较大的区域主要集中在法兰环和锥颈倒角之间的过渡处与螺栓孔相邻的区域。 表一显示了在紧固和施加外部载荷后，在凹凸管法兰的圆锥形颈部倒角区域和螺栓孔附近的四种构造的最大应力结果。 在螺栓预紧力和外部载荷的作用下，法兰具有曲折和变化的变形，并且曲折应力发生在法兰环和锥颈的连接处。 从表1中可以看出。对于四种类型的法兰，在施加外部载荷后，倒角区域中的曲折应力显着增加。 A型法兰的弯曲应力值明显高于其他切入型法兰，比非切入型法兰大34％。 这是由于删除了许多数据。 法兰环的刚度大大降低。 在相同的预紧力下，法兰的收缩变形要比其他类型的法兰大，法兰颈的弯曲变形和弯曲应力也会增加。 切削数据的数量是影响法兰锥颈倒角处的最大应力值的主要因素。 在螺栓孔附近，平焊管法兰受到螺钉头和螺母的接触和捏合作用，显示出较大的应力集中，并且最大的接触压力应力值主要是预先拧紧的 通过螺栓力的影响不明显，并且切口和切口形状对其没有明显影响。 外部负载对紧固连接有卸载作用，因此在施加外部负载之后。 不锈钢法兰螺母和普通不锈钢六角螺母具有基本相同的尺寸和螺纹规格，但是与不锈钢六角螺母相比，不锈钢法兰螺母是垫片，螺母是一件式 底部有防滑齿图案，增加了螺母和工件的表面积，比普通螺母和垫圈的组合越来越坚固。
