2000 Fiscal Year Annual Research Report
管フランジの力学的特性の体系的評価手法に関する研究
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11650152
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| Research Institution | 神戸商船大学 |
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Principal Investigator |
福岡 俊道 神戸商船大学, 商船学部, 教授 (00116279)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 知弘 神戸商船大学, 商船学部, 助手 (50294260)
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| Keywords | 管フランジ / ボルト / 軸力管理 / シール性能 / 弾塑性 / 三次元有限要素法 / 接触問題 |
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| Research Abstract |
1.金属平板ガスケットを用いた管フランジの力学的特性 金属平板ガスケットを用いた管フランジが,内圧,曲げモーメントを受けた場合,ボルトの締付け軸力ならびにガスケットのシール特性を左右するガスケット座面の面圧分布がどのように変化するかについて,三次元有限要素法により弾性接触問題として体系的に評価した.その結果,ガスケットの剛性が低いほど面圧が一様に近づき,内圧に対するボルト軸力の変化率が小さくなることを示した.
2.うず巻き形ガスケットを用いた管フランジのボルト締付け手順の評価 うず巻き形ガスケットは,作動流体の圧力が比較的高い場合の管フランジ締結体に広く使用されている.しかしながら,うず巻き形ガスケットの荷重-変位関係はヒステリシスを伴った強い非線形性を示す.ここでは,まず実験に基づいて応力-ひずみ関係を表す簡易式を提案し,その結果を用いてボルトを逐次締め付けた場合の軸力のばらつき,ならびに締付け完了時にすべてのボルト軸力が均一になるような締付け手順を三次元有限要素法により解析する手法を提案した.その結果,ボルトを逐次締め付けた場合の軸力のばらつきを高い精度で評価し,さらに数%程度の軸力のばらつきでボルトを締結できる締付け手順を提案した.
3.ボルト締結体が非定常熱負荷を受ける場合の力学的挙動 管フランジは,作動状態において高温あるいは低温の内部流体が流れることが多い.その際,締結部の温度変化によってボルト軸力が変化し,漏れの発生あるいは過大なボルト軸力によるトラブルがしばしば報告されている.ここでは,以上の問題に対処するための基礎的研究として,ボルト締結体が熱負荷を受けた場合の軸力変化を,接触熱抵抗の影響を含めて体系的に解析する手法を提案しており,その妥当性を実験により確認した.
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[Publications] 福岡,高木: "管フランジ締結体の三次元有限要素解析(金属平板ガスケットの影響)"日本機械学会論文集(A編). 66・644. 651-657 (2000)
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[Publications] 福岡,許: "熱膨張法によるボルト締付け過程の解析(接触面の熱抵抗を考慮した場合)"日本機械学会論文集(A編). 66・644. 658-664 (2000)
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[Publications] T.Takaki and T.Fukuoka: "Bolt-up Strategy for Pipe Flange Connections Using Finite Element Analysis"Analysis of Bolted Joint (ASME PVP 2000). PVP-405. 143-149 (2000)
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[Publications] 福岡,高木: "有限要素解析による管フランジ締結体のボルト締付け過程の評価(うず巻き形ガスケットを用いた場合)"日本機械学会論文集(A編). 66・650. 1834-1840 (2000)
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[Publications] T.Fukuoka: "Analysis of the Tightening Process of Bolted Joint with a Tensioner-Effects of Interface Stiffness-"Reliability, Stress Analysis, and Failure Prevention Issues (ASME IMECE 2000). DE-110. (2000)
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[Publications] T.Fukuoka and K.Yoshida: "Numerical Analysis of the Mechanical Behaviors of Bolted Joint Under Thermal Load"Reliability, Stress Analysis, and Failure Prevention Issues (ASME IMECE 2000). DE-110. 127-132 (2000)
