對焊法蘭設計是一個逆運算過程,其聯(lián)接按設計需通過試算的方法進行,影響最終結果的設計參數(shù)眾多,其作用又是相互交錯的。在大量的工程設計中,設計人員往往對對焊法蘭設計結果既不感滿意又覺得難以調整 其影響參數(shù)達到滿意結果。為此,對焊法蘭的優(yōu)化設計早已被法蘭研究及設計人員所重 視。隨著計算機技術的廣泛深入應用,這種優(yōu)化設計變得容易、方便、現(xiàn)實了。
合理的法蘭設計旨在選擇一個合適的墊 片(包括材料、種類與尺寸)、配置一組適宜的 螺栓(包括材料、規(guī)格、數(shù)量及螺栓中心圓直 徑),確定一適宜的法蘭材料及其結構尺寸, 并使它們滿足強度要求,從而獲得一結構緊 湊、受力合理、密封可靠的“聯(lián)接”。大量的設 計實例表明:滿足同一設計條件的合理的法 蘭聯(lián)接設計與通常設計結果相比較,存在著 較大的差異,就法蘭所消耗的材料與制造費 用而言,前者可僅為后者的幾分之一,同時對 焊法蘭合理設計、優(yōu)化設計具有明顯的經濟 效益,是一項具有現(xiàn)實意義的工作。
多年來,從事法蘭研究設計工作的人們, 不斷地探索法蘭聯(lián)接的合理設計方法,但就 整個法蘭聯(lián)接的合理設計一優(yōu)化設計來 說,工作難度較大,至今這方面較為成熟 的報道尚極少。為此,人們首先轉向從工程需 要出發(fā).簡化整個法蘭聯(lián)接優(yōu)化設計,提出能 滿足工程設計要求的準則法優(yōu)化設計法蘭。 既充分考慮對焊法蘭優(yōu)化設計必須涉及法蘭 的整個聯(lián)接.根據(jù)對焊法蘭使用場合,合理選 擇墊片、法蘭材料及螺栓配置,又充分考慮工 程設計條件,將對焊法蘭優(yōu)化設計轉化成以 積極調整對焊法蘭結構尺寸(法蘭厚度、頸部大端厚度A、頸部高度《為主,使整個法蘭在一定設計條件下,在滿足強度要求前提 下,獲得緊湊、質量輕的結構,從這一角度出 發(fā),目前報道較全的對焊法蘭優(yōu)化設計中大 致有兩類,一類是基于Waters法的滿應力準 則法,另一類則是基于Hamada法蘭分析法的數(shù)學極值法。
量輕巧、受力合理的法蘭優(yōu)化設計結果。
為了進行滿應力優(yōu)化設計,必須充分認識對焊法蘭結構與法蘭應力之間的關系。繪制了對焊法蘭各項應力隨法蘭錐頸大端 厚度…及錐頸高度A變化的情況;圖3則繪 制了對焊法蘭各項應力隨法蘭環(huán)厚度~變 化的情況。