法兰和螺栓计算软件(有用资料保存)
基于ANSYS软件的螺栓法兰连接结构应力和疲劳分析
基于ANSYS软件的螺栓法兰连接结构应力和疲劳分析徐静;薛欣玮;卢健【摘要】为保证风力发电机在恶劣的自然环境中可靠运行,需要对风力发电机塔架转接段法兰进行应力和疲劳分析.应用ANSYS有限元软件对风力发电机塔架的螺栓法兰连接结构进行应力分析,分析结果显示:当施加载荷时,法兰和螺栓中都出现应力集中;随着载荷的增大,法兰还出现弯曲现象;外侧螺栓产生的应力小于对应内侧螺栓产生的应力,可见内侧螺栓受到的影响较大,应特别注意.通过疲劳分析,确认选择35CrMoA合金钢材作为螺栓法兰结构的整体材料符合使用要求,为螺栓法兰结构选材提供了理论依据.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2018(056)012【总页数】4页(P17-20)【关键词】螺栓;法兰;连接;应力;疲劳;计算机【作者】徐静;薛欣玮;卢健【作者单位】西安工程大学机电工程学院西安 710048;西安工程大学机电工程学院西安 710048;西安工程大学机电工程学院西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TH131.31 研究背景随着全球大气污染越来越严重，清洁环保的风能发电成为人们竞相研究的热点［1-2］。
风力发电机组一般都安装在风力资源较为充沛、自然环境较为恶劣的野外［3-4］，为了保证风力发电机在复杂的自然环境中能够可靠运行，对连接塔架各筒身的螺栓法兰连接结构进行应力分析及疲劳寿命评估是必不可少的工作［5］。
近20年来，国内外学者主要集中于对风力发电机连接塔架的标准碳钢法兰设计及垫片性能的研究［6-7］。
螺栓法兰在制造过程中，材料内部会存在一些缺陷，如气孔、夹杂和裂纹等，这些缺陷会严重影响法兰的使用寿命，如果法兰和螺栓出现损伤，那么会影响整个风力发电机的性能［8］。
因此，笔者对螺栓法兰连接结构进行材料选择，并利用ANSYS软件对其进行应力及疲劳寿命分析，为结构设计和优化分析等后续研究工作提供理论依据。
2 螺栓法兰连接结构及材料选择风力发电机塔架上的螺栓法兰连接结构由上法兰、下法兰、垫片和螺栓组成，在这一结构中，螺栓与螺母紧固，用于连接上、下两个法兰，法兰上分布着内、外侧螺栓。
法兰螺栓预紧力的计算
法兰螺栓预紧力的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
K1------操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（*Dg2*p+*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。
kisssoft螺栓计算
kisssoft螺栓计算
KISSsoft是一款机械工程设计软件，它提供了螺栓计算的功能。
在KISSsoft中，进行螺栓计算可以按照以下步骤进行：
1. 创建螺栓模型：在KISSsoft中，可以创建一个螺栓的三维
模型。
首先，选择“几何数据”选项卡，在“螺栓计算”中选择螺
栓类型（例如，内六角头螺栓、外六角头螺栓等），然后输入螺栓的相关几何参数（如直径、长度等）。
2. 输入工作条件：在“工作条件”选项卡中，输入螺栓的工作条件，如加载类型（静态、动态）、加载方式（径向、轴向）、加载力等。
3. 进行螺栓计算：在“校核”选项卡中，选择螺栓校核的类型，如拉伸、剪切、弯曲等。
根据所选校核类型，输入相应的参数，如螺栓材料的弹性模量、抗拉强度等。
点击“计算”按钮，KISSsoft会根据所输入的数据和选择的校核类型进行螺栓计算，并生成计算结果。
4. 查看计算结果：在“结果”选项卡中，可以查看螺栓计算的结果，如校核系数、应力分布等。
可以根据计算结果对螺栓进行优化设计。
注意：螺栓计算涉及到很多参数和条件的输入，需要确保输入的数据准确和完整，以获得准确的计算结果。
此外，KISSsoft
还提供了许多其他的计算和设计功能，可以根据实际需要进行使用。
Plant 3D螺栓长度计算
Plant 3D螺栓长度计算当使用法兰连接时，法兰和螺栓元件的法兰厚度值用于计算螺栓长度：1.如果法兰和螺栓的法兰厚度值相同，或者其中一个没有设置。
●非对夹式法兰连接，直接使用螺栓定义长度：●对夹式法兰连接：螺栓计算长度=螺栓定义长度+管件长度（图形长度）+垫片厚度（图形厚度）2.如果法兰和螺栓的法兰厚度值不同。
●非对夹式法兰连接，螺栓计算长度=螺栓定义长度+法兰的法兰厚度*2-螺栓的法兰厚度*2。
●对夹式法兰连接，螺栓计算长度=螺栓定义长度+管件长度（图形长度）+垫片厚度（图形厚度）+法兰的法兰厚度-螺栓的法兰厚度3.不管上面哪种情况，最后都会对螺栓长度进行圆整。
如果没有找到对应的映射标准，螺栓长度将在螺栓计算长度的基础上按10mm圆整。
注意：如果元件库的螺栓映射长度不能同步到等级库中，需要手动修改等级库的StandardBoltLength表。
✧也就是说，螺栓长度不是通过法兰厚度+垫片厚度计算得出的，所以必须手动输入螺栓定义长度值，并且输入值至少要大于或等于（2个法兰厚度+1个垫片厚度+延伸长度L），否则最后计算结果不合理，出现螺栓计算长度小于图面测量值的情况。
因此，在实际建库过程中，要输入螺栓定义长度、法兰元件的法兰厚度，螺栓的法兰厚度设为空！测试过程●使用SQLite编辑器修改AutoCAD Plant 3D 2015 Content下的等级库文件，然后复制到项目文件夹下的Spec中，再使用等级库查看器调用元件。
这样不会提示只读而无法保存。
注意：SQLite编辑器修改螺栓长度、法兰厚度等要刷新才有效。
●可设置映射长度增量为1，这样得到真实长度，而不是圆整后的长度，方便测试。
●元件库中法兰、螺栓、垫片、对夹式阀门的定义（1）非对夹式法兰连接，法兰和螺栓的法兰厚度值相同，或者其中一个或都没有设置：直接使用螺栓定义长度（2）非对夹式法兰连接，法兰和螺栓的法兰厚度值不同：螺栓定义长度+法兰的法兰厚度*2-螺栓的法兰厚度*2=螺栓计算长度87.0 + 20.0 + 20.0 – 18.0 – 18.0 = 91.0螺栓定义长度+法兰的法兰厚度*2-螺栓的法兰厚度*2=螺栓计算长度87.0 + 18.0 + 18.0 – 20.0 – 20.0 = 83.0（3）对夹式法兰连接，法兰和螺栓的法兰厚度值相同，或者其中一个或都没有设置：螺栓定义长度+管件长度+垫片厚度=螺栓计算长度87+60+2=149（4）对夹式法兰连接，法兰和螺栓的法兰厚度值不同：螺栓定义长度+管件长度+垫片厚度+法兰的法兰厚度-螺栓的法兰厚度=螺栓计算长度87+60+2+20-18=151螺栓定义长度+管件长度+垫片厚度+法兰的法兰厚度-螺栓的法兰厚度=螺栓计算长度87+60+2+18-20=147。
法兰计算软件范文
法兰计算软件范文一、法兰计算软件的功能1.法兰连接参数计算：法兰计算软件可以根据用户输入的管道尺寸、压力等参数，自动计算出法兰连接所需的参数，如法兰直径、中心孔直径、螺栓孔数等。
2.参数修改：法兰计算软件支持用户根据实际需要修改计算参数，如法兰材料、法兰类型、螺栓规格等，以满足不同工程要求。
3.计算结果显示：法兰计算软件可以将计算结果以图形和数据表格形式显示，清晰直观地呈现计算结果，方便用户查看和保存。
4.参数优化：在法兰计算过程中，软件会根据输入的参数自动计算出最佳的法兰连接设计参数，以确保连接的安全性和稳定性，提高工程效益。
5.按照标准计算：法兰计算软件根据国际和国内相关标准（如ASME、GB等）进行计算，确保法兰连接的设计符合标准要求。
二、法兰计算软件的使用方法2.启动软件：安装完成后，双击法兰计算软件的图标启动程序。
3.输入参数：在软件界面中，按照提示输入管道尺寸、压力等参数，并选择所需的法兰类型、法兰材料和螺栓规格。
4.进行计算：点击计算按钮，软件会根据输入的参数进行计算，生成计算结果。
5.查看结果：计算完成后，软件会将计算结果以图形和数据表格的形式显示在界面上，用户可以查看、保存或打印计算结果。
6.修改参数：若需修改计算参数，用户可以点击修改按钮，在弹出的参数修改界面中进行修改。
7.优化设计：用户可以通过调整参数进行多次计算，以找到最合适的法兰连接设计方案。
8.导出报告：软件还支持将计算结果导出为报告，方便用户与他人分享、交流和备案。
三、法兰计算软件的优点1.提高工作效率：法兰计算软件可以快速、准确地完成法兰连接的计算，节省了手工计算的时间和精力。
2.计算准确性：法兰计算软件可以根据标准要求进行计算，确保法兰连接的设计符合标准，提高计算的准确性。
3.设计优化：法兰计算软件可以根据输入的参数自动计算出最佳的法兰连接设计参数，提高连接的安全性和稳定性。
4.界面友好：法兰计算软件的界面简洁明了，操作方便，易于上手，即使对计算机操作不熟悉的工程师也能轻松使用。
法兰连接螺栓载荷及安装需用扭矩计算
19249.55503
法兰的设计螺栓载荷W (N) 螺栓安装需用扭矩计算-方法1
6820540.636
螺母系数K
0.2
单个螺栓设计载荷F (N) 需用扭矩T (N.m) 螺栓安装需用扭矩计算-方法2 螺母或螺栓头部支承面的平均直径dn (mm) 螺纹中径d2 (mm) 螺母或螺栓头部与法兰或垫片之间的摩擦系数fn 螺母和螺纹之间的摩擦系数f2 螺纹的半角α (°) 螺纹的导角的正切值tanλ 导程L (mm) 需用扭矩T (N.m)
选择螺栓尺寸
螺纹根部直径处或无螺纹部分最小直径处横截面积，可查相关手册 或按等于0.7854*(D-0.9743PB)^2
参见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2，除了图2-4 sketch(1)的注释 外，当b0小于等于6mm时，G等于垫片接触面平均直径；当b0大于 6mm时，G等于垫片接触面外径-2b
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 如果b0小于等于6，则等于b0，如果b0大于6，等于2.5*b0^0.5 参考ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 0.785G2P 2b*3.14GmP H+HP 3.14Gby Wm1/Sb Wm2/Sa Max（Am1，Am2） Wm1 （Am+Ab）*Sa/2
341027.0318 2598.625982
49.215 36.0378375 0.16 0.16 30 0.028043688 3.175 2657.118769
RCC-M与ASME法兰计算方法应用对比分析
RCC-M与ASME法兰计算方法应用对比分析白菲菲【摘要】法兰结构是核电厂设备中常用的连接形式之一,法兰连接的失效会直接影响到安全性、经济效益、环境及能源消耗等方面.整体法兰设计RCC-M和ASME 的计算基本原理相同,但在计算细节上又存在着差异.螺栓法兰连接设计需要兼顾垫片、螺栓和法兰三者的匹配.本文从垫片设计计算、螺栓设计计算和法兰设计计算3个方面,对RCC-M的法兰设计计算方法进行分析,同时与ASME法兰设计计算方法的共同点和差别点进行了对比分析.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P19-21)【关键词】RCC-M;ASME;法兰;垫片;螺栓【作者】白菲菲【作者单位】中广核工程有限公司,广东深圳518172【正文语种】中文【中图分类】TE969RCC-M是在ASME规范第3卷基础上，吸收了大量在法国核工业发展实践中积累的经验和成果而制定出来的，2个规范之间有很多相似和相通之处；但是，经过一些年的发展后，RCC-M与ASME标准产生了一些不同[1]。
其中，在整体窄面型法兰的设计计算方法方面，RCC-M是考虑到内压力及施加于垫片的紧固力的作用情况下来确定法兰及螺栓紧固件尺寸，而ASME的计算均采用Waters法进行设计。
RCC-M的法兰设计计算方法相对于ASME在计算细节上也存在着差异。
本文将从垫片设计、螺栓设计和法兰应力计算3个方面，对RCC-M的法兰设计计算方法进行分析，同时与ASME的法兰设计方法进行对比分析。
垫片设计是整个法兰连接设计的基础，根据给定的使用工况(流体介质、温度和压力)及要求的密封级别等对垫片进行选定。
垫片主要受2个力，即压紧密封垫所需最小压紧力Fj和在工作条件下保证在流体介质压力作用下的垫片密封所需紧固力FM。
1.1 压紧密封垫座所需最小压紧力设备在承受压力前，需要给垫片施加最小压紧力。
在RCC-M的法兰设计中，最小压紧力由供应商提供，并没有给出具体的计算方法。
法兰和螺栓设计计算软件-续
重量数量DN32007短管壁厚25短管长度1000法兰及短管重量快速计算法兰厚度70法兰或短管外径,mm4664法兰外径3650法兰或短管内径,mm4600法兰内径3250法兰厚度或短管长度,mm1000法兰总重量8,338Kg法兰或短管重量,Kg3655.20短管总重量1,988Kg10326重锤直径550重锤长度5001663.08蝶阀安装螺栓计算阀体大头法兰及其类似工况下受剪螺栓组的校核输入值:计算值:螺母高度可靠性系数或称防滑系 Kn1.1经计算的许用应[σ},Mpa214.2857法兰厚度结合面摩擦系数 f0.16单个螺栓预紧力Qp, N160132法兰垫片螺栓材料屈服极限σs，Mpa300计算螺栓直径 d1，mm35.169741结构长安全系数 n 1.4螺栓拉应力σ1，Mpa204.5157法兰垫片校核合格法兰厚度扭矩 T, N.M45000螺栓应力校核结校核合格螺母高度螺栓分布圆直径D,mm483螺栓直径校核结螺栓个数 Z8最小螺栓间距为3*d108双头螺栓长度实际螺栓直径 d, mm36最大螺栓间距为7*d252184.8361实际螺栓间距计螺栓间距小于7*d间距合格间距合格螺栓间距最终校法兰间骑缝圆柱销的校核轴与蝶板间圆柱销校核螺孔分布中心圆 D,mm483轴上扭矩M, N.M70000骑缝销承担的力矩M,N.M35000许用剪切强度 [τ],MPa145剪切强度极限τ,Mpa120轴径 D, mm200销/键挤压强度极限[σp],Mpa250销的直径, d, mm50圆柱销直径 d,mm35销的数量 n,个3圆柱销长度 L, mm50轴销剪切应力计τ,Mpa59.42校核合格骑缝销数量, n2轴销剪切校核结剪切应力计算值τ,MPa41.41骑缝销剪切校核结果校核合格挤压应力计算值σp,Mpa82.82校核合格骑缝销挤压强度校核结轴向受拉螺栓组强度校核普通螺纹（30°）应力截面积As计算轴向总载荷p,N113.4螺纹公称直径D,12预紧系数Ko0.5螺距P,mm2刚度系数Kc0.5原始三角高度H,1.732螺栓总拉力P，N113.4115内螺纹小径D1,m9.835螺栓数量n6内螺纹中径D2,m10.701拉伸强度计算值σt,Mpa0.31D1－H/6的值d3，9.546材料屈服点σs，Mpa355应力截面积As，80.494安全系数n 1.5材料许用拉应力σlp，Mpa236.67阀门试压总压力计算螺栓校核结论校核通过阀门通径D,mm3800计算螺栓直径d0.36阀门试压压强P,0.1阀门试压总压力1.13E+02螺栓预紧系数K0螺栓相对刚度系数Kc螺纹连接常用材料机械性能Mpa 联接情况Ko值联接型式Kc值钢号抗拉σb紧固静载荷1.2～2连杆螺栓0.210335～400紧固变载荷2.0～4.0钢板联接+金0.2～0.3Q235A375～460紧密软垫1.5～2.5钢板连接+皮0.735530紧密金属垫2.5～3.5钢板连接+铜0.8456003.0～4.5钢板连接+橡0.940Gr980紧密金属平垫63411450798安装螺栓计算24.732310233224.7221.4积As计算材料机械性能Mpa屈服σs205 235 315 355 785。
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重量
DN3200短管壁厚25短管长度1000法兰厚度70法兰外径3650法兰内径3250法兰总重量8,338Kg 短管总重量1,988Kg
10326重锤直径550重锤长度500
1663.08
7紧固静载荷
紧固变载荷法兰及短管重量快速计算紧密软垫
法兰或短管外径,mm4664紧密金属垫法兰或短管内径,mm4600紧密金属平垫法兰厚度或短管长度,mm1000
法兰或短管重量,Kg3655.20
阀体大头法兰及其类似工况下受剪螺栓组的校核输入值:计算值:
可靠性系数或称防滑系数 Kn 1.1经计算的许用应力[σ},Mpa
结合面摩擦系数 f0.16单个螺栓预紧力Qp, N
螺栓材料屈服极限σs，Mpa300计算螺栓直径 d1，mm
安全系数 n 1.4螺栓拉应力σ1，Mpa
扭矩 T, N.M45000螺栓应力校核结果
螺栓分布圆直径D,mm483螺栓直径校核结果
螺栓个数 Z8最小螺栓间距为3*d
实际螺栓直径 d, mm36最大螺栓间距为7*d
实际螺栓间距计算值
螺栓间距小于7*d
螺栓间距最终校核结果
法兰间骑缝圆柱销的校核轴与蝶板间圆柱销校核
螺孔分布中心圆 D,mm483轴上扭矩M, N.M
骑缝销承担的力矩M,N.M35000许用剪切强度 [τ],MPa
剪切强度极限τ,Mpa120轴径 D, mm
销/键挤压强度极限[σp],Mpa250销的直径, d, mm
圆柱销直径 d,mm35销的数量 n,个
圆柱销长度 L, mm50轴销剪切应力计算τ,Mpa
骑缝销数量, n2轴销剪切校核结果
剪切应力计算值τ,MPa41.41
骑缝销剪切校核结果校核合格
挤压应力计算值σp,Mpa82.82
骑缝销挤压强度校核结果校核合格
轴向受拉螺栓组强度校核普通螺纹（30°）应力截面积As计算
轴向总载荷p,N113.4螺纹公称直径D,d，mm
预紧系数Ko0.5螺距P,mm
刚度系数Kc0.5原始三角高度H,mm
螺栓总拉力P，N113.41149内螺纹小径D1,mm
螺栓数量n6内螺纹中径D2,mm
拉伸强度计算值σt,Mpa0.31D1－H/6的值d3，mm
材料屈服点σs，Mpa355应力截面积As，mm^2
安全系数n 1.5
材料许用拉应力σlp，Mpa236.67阀门试压总压力计算
螺栓校核结论校核通过阀门通径D,mm
计算螺栓直径d0.36阀门试压压强P,Mpa
阀门试压总压力,T
螺栓预紧系数K0螺栓相对刚度系数Kc
Ko值联接型式Kc值
1.2～2连杆螺栓0.2
2.0～4.0钢板联接+金属0.2～0.3
1.5～
2.5钢板连接+皮革0.7
2.5～
3.5钢板连接+铜皮0.8
3.0～
4.5钢板连接+橡胶0.9
634
114
50
798
蝶阀安装螺栓计算
螺母高度24.7
214.2857143法兰厚度32
160131.9876法兰垫片3
35.16974124结构长102
204.5156579法兰垫片3校核合格法兰厚度32
校核合格螺母高度24.7
108双头螺栓长度221.4
252
184.8360978
间距合格
间距合格
70000
145
200
50
3
59.42
校核合格
力截面积As计算
12
2
1.732
9.835
10.701
9.546
80.494
3800
0.1
1.13E+02
螺纹连接常用材料机械性能Mpa
钢号抗拉σb屈服σs
10335～400205 Q235A375～460235
35530315
45600355 40Gr980785。