金属垫片接触应力分布数值模拟.pdf

第 38卷 第 1期 石 油 化 工 设 备 Vo1．38 No．1 2009年 1月 PETR()_CHEMICAIEQUIPMENT Jan．2009 文章编号 ：1000—7466(2009)010047—03 金属垫片接触应力分布的数值模拟 冯 秀 ，孙见君 ，魏 龙 (南京化工职业技术学院 机械技术系，江苏 南京 210048) 摘要：利用ANSYS对不同螺栓载荷下的垫片接触应力分布进行 了数值模拟。结果表明，垫片接 触应 力径向分布是非常不均匀的，垫片外侧接触应力比其 内侧大得多。垫片接触应力径向分布除 受螺栓载荷和介质压力影响外，还与法兰刚度和垫片几何尺寸有关。 关键词 ：金属垫片；密封 ；接触应力分布 ；有 限元分析 中图分类号：TQ 055．8 文献标志码：A FiniteElementAnalysisforDistributionofContactStressofM etallicGaskets FENGXiu，SUNJian-jun，WEILong (NanjingCollegeofChemicalTechnology，Nanjing210048，China) Abstract： Theleakagebehaviorofboltedflangeconnectionswasrelatedtothegasketcontact stress．Inparticular，thenon—uniform distribution ofthisstressin theradiaIdirection causedbv theflangerotationalflexibilityhadamajorinfluenceontheleakagetightnessofboltedflangecon— nections．ThedistributionofthecontactstressofmetallicgasketswasinvestigatedbyFEM ．The distributionofthecontactstressintheradialdirectionofgasketswasnon—uniform，andthec0n— tactstressesweregreaterattheouterflankofgasketsthanthatattheinnerflank．Inaddition，the contactstresseswererelatedto therigidityoftheflangeandgeometricdimensionofgasket． Thesecan beusedin theevaluationofsealingbehaviorofmetallicgaskets． Keywords：metallicgasket；seal；distributionofcontactpressure；finiteelementanalysis 金属垫片密封结构常见于石油 、化工及核能等 进行数值模拟 ，并研究法兰刚度及垫片几何尺寸对 装置中，广泛应用于高温、高压 、强腐蚀介质存在及 接触应力分布影响。 一 般垫片无法满足要求的场合。在螺栓法兰金属垫 1 计算模型 片连接结构中，螺栓载荷和内压 的作用使法兰发生 偏转，随之会引起垫片接触应力分布不均匀 ，由此产 1．1 法兰垫片结构尺寸 生对螺栓法兰连接结构密封性能的影响会 比垫片的 计算模型为 PN10．0、DN25的带颈对焊管法兰 平均压紧应力更大 l『]。国内外诸多学者对此作了 (HG20592—97)，所研究 的非标准垫片的尺寸见 研究，但大多都是采用有 限元计算软件针对非金属 表 1。 垫片的