工作壓力下法蘭結構螺栓及密封件受力特性

薛 杰，黃金平

(西安航天動力研究所 液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西 西安 710100)

0 引言

工程系統中有許多相互連接的管路須承受在變化范圍很寬的壓力和溫度下的各種流體力。為防止內部流體的泄漏，管路一般設計有一個或多個法蘭靜密封。一旦密封不嚴，輕者減少產品結構壽命、降低產品性能指標，重者直接導致產品功能喪失進而引起結構破壞。因此，這種法蘭連接件的設計必須做到高可靠和“零泄漏”。為了提高密封法蘭的實際工作性能，喻健良等對法蘭密封系統螺栓加載方式進行了試驗研究，得到了以扭矩增量控制法順次加載能獲得均勻的螺栓載荷。冉振等分析了高壓自緊密封式法蘭的密封性能，結果表明密封環外徑對法蘭密封環的應力分布均勻性有顯著影響，密封環外徑存在一個最佳區間。程帥等研究了強脈沖載荷作用下法蘭結構的螺栓預緊力設計問題，得到螺栓動態拉力隨載荷峰值、脈寬的變化規律。文獻[4-7]開展了法蘭密封結構預緊方法及密封性能的研究，對比了包括ASME星形擰緊法在內的3種預緊方式間的差異及其影響規律。劉明提出了以彈性交互作用系數法為基礎的螺栓加載載荷修正式計算方法。而在法蘭密封失效及數值仿真方面，研究人員也做了許多具有實際可借鑒性的研究工作，但上述文獻都沒有涉及工作壓力下法蘭連接中螺栓力及密封件接觸力變化機理的研究。特別是在……