Stress analysis of bolted flange joints with different shell connections

Résumé

Les composants de tuyauterie des récipients sous pression sont largement utilisés dans une variété d'industries, y compris le pétrole et le gaz, l'énergie nucléaire et les centrales électriques. En raison des conditions de haute pression et de haute température, le problème le plus critique concernant leurs applications est la sécurité de fonctionnement. Différentes coques sont reliées de manière permanente par des joints soudés ou temporairement par des raccords à brides boulonnées, également appelés assemblages à brides boulonnées, dans les récipients sous pression et les systèmes de tuyauterie. Une tâche critique dans le processus de conception consiste à déterminer le niveau de concentration de contraintes au point où la coque rencontre l’anneau de la bride. L'une des tâches les plus difficiles consiste à déterminer l'intégrité de cette jonction. Dans le processus de conception, il est avantageux d'employer des techniques d'analyse analytique et numérique par éléments finis pour modéliser le comportement général de l'assemblage à brides boulonnées sous diverses conditions de chargement. Les résultats générés par la solution analytique seront utilisés et validés la technique des éléments finis. De plus, les performances de diverses configurations de raccordement à bride ne sont pas bien comprises. Cependant, la conception actuelle des brides du code ASME BPV n'intègre pas de critères de fuite ni d'analyse de flexibilité pour fournir une évaluation précise des différentes paramètres. L'objectif de cette recherche est d'évaluer l'intégrité et l'étanchéité de différents types de coques reliées à la couronne de la bride. Cette étude examine divers paramètres tels que la rotation de la bride, la contrainte de contact sur le joint et la répartition des contraintes à la jonction bride-coque en utilisant plusieurs théories de coque selon la forme et la géométrie. Plusieurs formes de connexions de coque ont été comparées, notamment cylindriques, sphériques, bombées et coniques. Toutes les coquilles sont directement reliées à l’anneau de bride à face surélevée sans la présence de la collerette. De plus, les connexions de coque ont été simulées à l'aide du logiciel d'éléments finis à usage général pour soutenir la méthode analytique et valider l'étude. Un autre objectif important de cette étude est d'examiner l'influence des dimensions des brides sur les ré+sultats en examinant différentes tailles d’assemblage à brides boulonnées. À cette fin, trois tailles différentes de la bride, à savoir NPS 26, 48 et 60 ASME B16.47 series A, ont été modélisées et simulées par le logiciel ANSYS pour faire une comparaison entre les résultats numériques et analytiques. Il convient de noter que les résultats numériques et analytiques sont très concordants.

Date	17 août 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Hakim A. Bouzid (Directeur(-trice))