2002 Fiscal Year Annual Research Report
計算力学的手法による管フランジの締付け基準の確立とシール性能評価に関する研究
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14550125
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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 / 三次元有限要素法 / ガスケット / 弾性相互作用 |
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| Research Abstract |
(1)管フランジの最適なボルト締付け手順について 管フランジの締付けボルトの軸力のばらつきを高い精度で推定し,また一様な軸力を得るための適正な締付け基準を確立することは,"漏れ"の問題を解決する上で極めて重要である.ここでは,"弾性相互作用係数法"を三次元有限要素法に組み込むことにより,小径の規格のものから20インチを越える大きな管フランジまで,どのような手順に従えば多数のボルトを一様な軸力で締め付けられるか,またある順序でボルトを締め付けた場合どの程度軸力がばらつくか,という問題を精度よく計算できる解析手法を確立した.なお,解析手法の妥当性は,20インチフランジを用いた締付け実験により確認している.
(2)ソフトガスケットを使用した管フランジの力学的特性 ソフトガスケットは内部流体が比較的低圧の場合に広く使用される.ここでは,代表的なソフトガスケットであるジョイントシートの荷重-変位関係を精度の高い圧縮試験を実施することにより定式化し,その結果を三次元有限要素解析に組み込むことによって最適なボルト締め付け手順,外力を受けた場合の力学的挙動,シール特性を体系的に評価した.
(3)管フランジ締結体の開放過程における力学的特性の解明 管フランジをガスケット交換などの目的で開放する場合,通常ボルトを一本ずつゆるめていく.ここでは,開放過程における管フランジ,ガスケット,締付けボルトの力学挙動を三次元有限要素法により解析し,その基本的な特性を明らかにした.その結果,ボルトの締め付け力がどのように再配分され,結果として残ったボルトにかかる軸力はどのように変化するかを明らかにし,ボルトの強度と再利用性,さらに開放過程における管フランジ締結体全体の安全性について体系的に評価した.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 福岡, 高木: "管フランジ締結体の効率的なボルト締付け手順"日本機械学会論文集(A編). 68・668. 550-557 (2002)
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[Publications] T.Fukuoka, T.Takaki: "Finite Element Simulation of the Disassembly Process of Pipe Flange Connections"Analysis of Bolted Joint (ASME PVP2002). PVP-433. 139-145 (2002)
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[Publications] T.Takaki, T.Fukuoka: "Systematical FE Analysis of BoH Assembly Process of Pipe Flange Connections"Analysis of Bolted Joint (ASME PVP2002). PVP-433. 147-152 (2002)
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[Publications] T.Takaki, T.Fukuoka: "Three-Dimensional Finite Element Analysis of Pipe Flange Connections -The Case of Using Compressed Asbestos Sheet Gasket-"Analysis of Bolted Joint (ASME PVP2002). PVP-433. 171-177 (2002)
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[Publications] 高木, 福岡: "管フランジ締結体のボルト抜き取り過程の有限要素解析"日本機械学会論文集(A編). 68・675. 1622-1627 (2002)
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[Publications] T.Fukuoka, Q.Xu: "Finite Element Simulation of the Tightening Process of Bolted Joint with a Bolt Heater"Trans ASME Journal of Pressure Vessel Technology. 124・4. 457-464 (2002)
