法兰接头预紧过程中垫片应力场数值模拟分析

螺栓法兰接头安装过程中的螺栓弹性交互作用会造成各螺栓预紧载荷不均匀,从而影响其密封性能。文中考虑垫片压缩回弹曲线的非线性和迟滞性,建立了DN80的法兰接头三维有限元模型。以ASME PCC-1标准中螺栓传统星形预紧方式为例,分析了预紧过程中螺栓载荷及垫片应力的变化。结果表明:即使按照标准中规定的螺栓加载方式,预紧后螺栓载荷仍有较大的分散性;螺栓载荷的分散性会造成垫片接触应力沿周向分布不均匀;垫片应力最小值出现在6#和7#螺栓之间,其大小仅为目标应力的74.3%,表明法兰接头最容易在此处发生泄漏。