[发明专利]一种基于法兰接头组件的螺栓预紧力计算方法

权利要求书

1.一种基于法兰接头组件的螺栓预紧力计算方法，通过以下步骤实现，其特征在于：

S1、确定法兰、垫片、螺栓的基本参数；

法兰的基本参数包括：法兰接头的介质压力P、法兰应力极限Sf_max、法兰转角极限θf_max；

垫片的基本参数包括：垫片的接触面积A_g、垫片的接触面内径G_ID、垫片松弛系数φ_g、垫片的最小预紧密封应力Sg_min-S、垫片的最小操作密封应力Sg_min-O、垫片最大许用应力Sg_max、垫片转角极限θg_max；

螺栓的基本参数包括：螺栓的根部面积A_b、螺栓的数量n_b、螺栓材质的屈服强度Sb_y；

S2、根据步骤S1中法兰接头组件的基本参数，计算螺栓最小安装应力Sb_min、螺栓最大安装应力Sb_max、垫片最小密封应力对应的螺栓安装应力Sb_min-S、垫片最小操作应力对应的螺栓安装应力Sb_min-O、垫片许用最大应力对应的螺栓安装应力Sb_max-Sg、法兰与垫片转角极限对应的螺栓安装应力Sb_max-θf；

计算如下：

Sb_max＝0.7Sb_y

Sb_min＝140MPa

Sb_min-S＝Sg_min-S[A_g/(A_bn_b)]

Sb_max-Sg＝Sg_max[A_g/(A_bn_b)]

Sb_max-θf＝Sf_max(θg_max/θf_max)；

S3、根据步骤S2中的应力值，计算螺栓目标预紧应力下限Sb_sel-min、螺栓目标预紧应力上限Sb_sel-max，详细计算步骤为：(1)判断Sf_max是否在Sb_min、Sb_max范围之间，当Sf_max≥Sb_max时，较小的Sb_max起到实际的约束作用，当Sf_max≤Sb_min，对Sf_max进行修正，防止螺栓目标预紧应力过小；(2)判断Sf_max与Sb_min-S、Sb_min-O的大小，当Sf_max小于两者时，对Sf_max放大1.1倍进行修正，并保证放大后的Sf_max仍能小于Sb_max，仍能大于Sb_min-S、Sb_min-O；(3)判断Sb_max-Sg、Sb_min-S与Sb_min-O的大小，防止Sb_min-S和Sb_min-O过大造成螺栓目标预紧应力过大；

S4、计算螺栓安装应力上限与下限的倍数n，从而确定安全裕量K_y；

其中：

n＝Sb_sel-max/Sb_sel-min

K_y＝(n-1)/(n+1)；

步骤5：根据步骤S4中计算得出的安全裕量K_y，以螺栓安装应力下限Sb_sel-min为基础，计算螺栓目标安装应力Sb_sel；

其中：

Sb_sel＝Sb_sel-min/(1-K_y)。