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Effet de l'expansion thermique sur la redistribution des charges dans les assemblages à brides boulonnées

Nechache, Akli (2002). Effet de l'expansion thermique sur la redistribution des charges dans les assemblages à brides boulonnées. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les assemblages à brides boulonnées munis de joints d'étanchéité sont les systèmes les plus répandus de raccordement entres les différents éléments des réservoirs sous pression. Ces systèmes peuvent fuir et plus particulièrement lorsqu'ils sont soumis à de hautes températures. Les méthodes de conception de brides existantes ne prennent pas en compte l'effet de la température sur l'étanchéité de l'ensemble. Cependant, très peu de directives existent actuellement pour ce type d'analyse.

Cette recherche examine les distributions de température, les expansions radiales et axiales et les déflexions dans les différents éléments de l'assemblage, et cela, pour les cas d'assemblage avec deux brides et ceux d'une bride avec un couvercle plat. Les solutions analytiques pour les expansions axiales et radiales et les distorsions dues au gradient thermique des différents éléments sont utilisées dans l'analyse d'interaction mécanique pour déterminer les changements de la charge des boulons. Les comparaisons des résultats analytiques et ceux obtenus par éléments finis sont faites pour valider les modèles, ils sont analytiquement en concordance avec les éléments finis. Ceci procure une haute confiance sur la méthode développée.

Titre traduit

The redistribution of load in bolted gasketed joints subjected to steady state thermal loading

Résumé traduit

Bolted joints are very often the weak link between pressure vessels as they are very prone to leakage. This is especially true when these are subjected to high temperature. The existing flange design methods do not address thermal effects other than the variation of flange material mechanical properties with temperature. It is possible to include the effects of temperature loading in joint analysis, however, presently very few guidelines exist for this type of analysis.

This research examines the steady state temperature distributions and the resulting radial and axial thermal expansions together with thermal distortions of the individual joint components for the cases of a pair of flanges and a flange with a cover blind. The analytical solutions for the axial and radial expansions and distortions of the flange ring, the hub, the shell and cover plate due to temperature are used in the mechanical interaction analysis to determine the resulting bolt load changes. Comparisons of the results from the theoretical models and those obtained by FEA are made to validate the model.

Different flange size examples are presented to illustrate the proposed methodology. The temperature profile, the deflections and the variation on bolt load estimated analytically being in a good agreement with the FEA give a high confidence on the developed method.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [129]-136.
Mots-clés libres: Assemblage, Boulonne, Bribe, Charge, Couvercle, Deflexion, Etancheite, Expansion, Joint, Redistribution, Temperature, Thermique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bouzid, Abdel Hakim
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 13 mai 2011 14:21
Dernière modification: 14 oct. 2016 19:28
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/791

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