力学与实践

作者：孟宪乔, 张树林, 齐方乐, 孙毅, 倪勇, 郑治祥,

关键词：内外刚性法兰, 螺栓力分配, 输电塔设计, 钢结构, 有限元分析,

内外螺栓数相同的对称内外刚性法兰连接结构常被用于输电铁塔的设计与建设中。然而，由于内外法兰螺栓圆半径与周长的差异，这种对称结构在实际工程中容易产生加工与安装上的问题。为了方便加工以及现场安装，本文设计了一种内外螺栓数不同的非对称内外刚性法兰连接结构。通过商用有限元软件ABAQUS模拟分析了这种非对称刚性法兰连接结构在轴拉、弯曲以及复合加载下的受力情况，研究了螺栓分布配置与几何参数对法兰连接结构的影响。发现在非对称内外法兰中，可以使用内外螺栓的轴向拉力作为指标评估连接结构性能。结果表明：受拉时，内外螺栓受力比与内外螺栓距主管壁的距离比成线性关系，当距离比为0.925时，内外螺栓拉力相同；受弯矩时，内外圈上最大螺栓受力之比与距离之比成线性关系，距离比为0.832时，内外圈的最大受力相同；受复合载荷时，螺栓力为正弦型函数，可视为单独施加拉伸与弯曲载荷的线性叠加。此外，本文还研究了内外法兰盘交错角和螺栓预紧力对螺栓受力的影响，发现前者对螺栓受力的影响较小，在设计时可以忽略；而后者的影响随着外载荷的增加逐渐减小。因此，本文的研究可以为非对称内外法兰结构的优化设计提供理论指导。

来源：2025年第3期

《力学与实践》期刊编辑部

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