在过程工业中法兰连接是常用的密封装置，设备的安全运行要求法兰连接具有良好的密封性能。但法兰连接受螺栓载衙、高温、高压以及内压引起的管道轴向力等多种载荷，受力十分复杂，容易导致密封失效，产生泄漏。因此，对复杂载荷下法兰连接的密封性进行研究是十分有必要的。本文对Waters法兰设计方法和EN13445附录G法兰设计方法进行了详细的讨论，通过有限元模拟分析各工况下法兰螺栓容易发生失效的部位，并进一步讨论法兰的刚度与垫片密封性等问题。本文所做工作及结论如下：
　　(1)基于法兰连接的周期对称特性，取法兰连接的1／12建立三维仿真模型，对法兰连接进行稳态温度场分析，研究法兰连接的温度分布规律。结果表明：沿法兰径向方向法兰连接存在明显的温度梯度，由内向外温度逐渐降低。
　　(2)对法兰连接的热．结构耦合场进行研究，分析各工况下法兰螺栓容易发生失效的部位。结果表明：预紧工况下，法兰压紧面梯形槽内结构不连续处及螺柱与螺母连接处内侧容易发生失效并且法兰压紧面梯形槽内结构不连续处会更早发生失效；承压工况下，法兰颈螺栓孔内边缘附近及螺与螺母连接处内侧容易发生失效并且螺柱与螺母连接处内侧会更早发生失效；操作工况下，法兰颈螺栓孔外侧比内侧更早发生失效，而螺柱与螺母连接处内侧比法兰颈螺栓孔外侧更早发生失效。三种工况综合分析可知，螺柱与螺母连接处内侧部位最早发生失效。
　　(3)对法兰的刚度及垫片的密封性进行校核，结果表明：法兰刚度和垫片密封性均满足安全性评定条件。虽然两种方法各自计算出的螺栓载荷都可以令法兰连接满足安全性评定条件，但EN法综合考虑了垫片蠕变、温差载荷等因素的影响，更接近实际情况，因此在计算高温高压管法兰连接的螺栓载荷时，推荐采用EN法。