Analiza numeryczna wpływu sztywności uszczelki na obciążenie śrub w połączeniu kołnierzowym

• Autorzy: Ryś J. , Malara P. , Barski M.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the gasket stiffness influence on the bold load in tlanged joints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejszy artykuł poświęcony jest analizie numerycznej połączenia kołnierzowego typu kryzowego. Dla uszczelki wykonanej z twardego materiału zaobserwowano niekorzystne zjawisko spadku siły osiowej w śrubach złącznych pod wpływem ciśnienia roboczego. Zjawisko to nie występuje w przypadku zastosowania uszczelki z miękkiego materiału. W celu przeprowadzenia analizy numerycznej wykorzystano metodę elementów skończonych. Wyniki obliczeń porównano z rezultatami eksperymentalnymi, uzyskując dobrą zgodność.

EN

The present paper is devoted to the numerical analysis of a bolted flanged joint. In case of the gasket made from stiff material, the value of axial force in the bolts decreases under internal pressure. This phenomena has negative influence on the tight of the investigated flanged joint. However, this effect is not observed in case of the gasket made from flexible material. The finite element method is used in order to perform numerical analysis. Obtained numerical results are confirmed by the experiment with good accuracy.

Słowa kluczowe

PL

metoda elementów skończonych; obciążenie śrub; śrubowe połączenie kołnierzowe

EN

bolt loading; bolted flanged joint; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 108, z. 3-M
• Strony: 93--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.,Il., tab., wykr.,

Twórcy

autor

Ryś J.

autor

Malara P.

autor

Barski M.

• Instytut Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Abid M., Determination of gasketed and non-gasketed flanged pipe joints capacity subjected to combined loading: an experimental approach, International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2, 2005, 35-47.
• [2] Abid M., Nash D. H., Comparative study of the behaviour of conventional gasketed and compact non-gasketed flanged pipe joints under bolt up and operating conditions, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 80, 2003, 831-841.
• [3] Abid M., Nash D. H., A parametric study of metal-to-metal contact flanges with optimized geometry for safe stress and no-leak conditions, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 81, 2004, 67-74.
• [4] Abid M., Nash D. H., Structural strength: Gasketed vs non-gasketed flange joint under bolt up and operating condition, International Journal of Solids and Structures, 43, 2006, 4616-4629.
• [5] ANSYS 11.0 Help System, 2007.
• [6] Arghavani J., Derenne M., Marchand L., Effect of Surface Characteristics on Compressive Stress and Leakage Rate in Gasketed Flanged Joints, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 21, 2003, 713-732.
• [7] Barlam D., Zahavi E., The reliability of solution in contact problems, Computers and Structures, 70, 1999, 35-45.
• [8] Estrada H., Parsons I. D., Strength and leakage finite element analysis of a GFRP flange joint, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 76, 1999, 543-550.
• [9] Joshi D., Mahadevan P., Marathe A., Chatterjee A., Unimportance of geometric nonlinearity in analysis of flanged joints with metal-to-metal contact, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 84, 2007, 405-411.
• [10] Kim J., Yoon J., Kang B., Finite element analysis and modeling of structure with bolted joints, Applied Mathematical Modeling, 31, 2004, 89-911.
• [11] Klapp E., Apparate- und Anlagentechnik, Springer–Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1980.
• [12] Laboratorium podstaw konstrukcji maszyn, praca zbiorowa pod redakcją J. Rysia i A. Trojnackiego, skrypt Politechniki Krakowskiej, Kraków 2001.
• [13] Lin T., Li R., Long H., Ou H., Three-dimensional transient sealing analysis of the bolted flange connections of reactor pressure vessel, Nuclear Engineering and Design, 236, 2006, 2599-2607.
• [14] Moszyński W., Wykład Elementów Maszyn, t. I, Państ. Wyd. Techniczne, Warszawa 1953.
• [15] Murali Krishna M., Shunmugam M. S., Siva Prasad N., A study on the sealing performance of bolted flange joints with gaskets using finite element analysis, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 84, 2007, 349-357.
• [16] Nechache A., Bouzid A.-H., Creep analysis of bolted flange joints, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 84, 2007, 185-194.
• [17] Nechache A., Bouzid A.-H., On the use of plate theory to evaluate the load relaxation in bolted flanged joints subjected to creep, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85, 2008, 486-497.
• [18] Noda N.-A., Inoue A., Nagawa M., Shiraishi F., The effect of material difference and flange nominal size on the sealing performance of new gasketless flanges, International Journal of Pressure and Piping, 79, 2002, 807-818.
• [19] Nash D.H., Abid M., Combined external load tests for standard and compact flanges, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 77, 2000, 799-806.
• [20] Paunescu M., Experimental research regarding gaskets durability, International Journal of Fatigue, 28, 2006, 1081-1086.
• [21] Podstawy konstrukcji maszyn, praca zbiorowa pod redakcją M. Dietricha, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999.
• [22] Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn, praca zbiorowa pod redakcją E. Mazanka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005.
• [23] Roos E., Kockelmann H., Hahn R., Gasket characteristics for the design of bolted flange connections of metal-to-metal contact type, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 79, 2002, 45-52.
• [24] Shi G., Shi Y., Wang Y., Bradford M.A., Numerical simulation of steel pretensioned bolted end – plane connections of different types and details, Engineering Structures, 30, 2008, 2677-2686.
• [25] Skrzyszowski Z., Określenie redystrybucji sił w ciśnieniowym połączeniu kołnierzowym powodowanej odkształceniem się kołnierza, praca doktorska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska, Kraków 1977.
• [26] Yorgun C., Dalci S., Altay G.A., Finite element modeling of bolted steel connections designed by double channel, Computers and Structures, 82, 2004, 2563-2571.
• [27] Zienkiewicz O.C., The Finite Element Method, McGraw-Hill, 1977.