管道法兰连接系统已被广泛应用到各行各业,系统主要包括法兰、垫片、螺栓以及被连接工件,将两部分管道通过螺栓的预紧力紧密地连接在一起。但由于系统受外界与内在因素的影响,经常导致管道法兰系统密封不良而失效,就会造成管道泄漏的问题,不仅浪费资源、污染环境、引起较大的经济损失,而且将会导致灾难性后果与人身伤亡。因此,通过对管道法兰密封性的数值分析与研究,进行安全性评价,对工程实际应用具有重要意义。文中针对管道法兰连接系统由于密封性问题引起泄漏的问题,运用ANSYS有限元分析软件,建立管道法兰连接系统的数值模型,从应力场与温度场方面对系统进行分析,研究系统各组件的应力与温度对系统密封性的影响规律,得出试验难以得出的数据,利于指导结构密封性的优化设计。首先,对法兰连接系统进行了温度场稳态分布研究,分析表明,系统中管道、垫片、法兰、紧固组件的温度变化率呈递减关系。然后,建立了热—结构耦合场模型,对系统各组件的应力场进行研究,分析出管道法兰、垫片及螺栓在三个工况(预紧、预紧+内压、预紧+内压+温度)下的应力分布。而且,文中对管道法兰系统进行瞬态温度场研究,分析了系统启动时升温过程与系统停止运行时降温过程分别在两种不同工况下管法兰系统的温度场与应力场变化状态。管道升温过程中,系统整体与各组件的应力变化规律基本一致,均随升温时间增长而变大;管道降温过程中,应力随降温时间增长而逐渐变小,最终达到变形协调,系统趋于稳定。最后,利用ANSYS有限元分析法分析各组件的几何尺寸对管道法兰密封性能的影响。在相同预紧力作用下,法兰环厚度小的螺栓所产生的应力相对会大,紧固垫片效果好;螺栓孔中心圆距离越小,系统紧固效果越好。另外,在压缩率标准的范围内,预紧力越大,垫片的压缩效果越好,法兰连接管道越不容易泄漏。文中通过有限元分析计算的方法,对管道法兰密封性能的影响因素进行分析,得出它们之间的一般影响规律,形成一系列的数据库,为提高管道法兰的密封性能提供可靠有效的理论支撑和优化理念。