法兰作为管道连接系统的重要组成部件,在生产中广泛被应用。其中在核能、石油化工和发电等领域起到举足轻重的作用。随着科学技术快速发展,对法兰要求也有更高的要求。其中包括法兰要具有耐高压、高温和耐腐蚀等方面的特性。在生产过程中,由于法兰失效或泄漏引起的事故往往比较严重,这不仅给生产带来经济损失,还有更恶劣的社会影响。所以对一些特殊法兰,进行产品设计、应力分析、失效形式分析以及寿命评估等工作很有必要。目前一些学者主要对法兰泄漏和法兰密封等领域研究比较多,很少研究因法兰本身失效而引起的失效问题。还有就是现有的标准法兰很难适应日益变化的生产需求。所以针对不同领域各自特点,设计符合特殊要求的法兰,保证生产安全,尤为重要。另一方面,从资源节约和生产经济角度也有一定意义。对上述的一些问题,本文针对某一具体实例来展开工作。首先明确法兰设计要求。此次法兰设计要求是:法兰工作在高温、高压环境下,且法兰规格较大。目前在国内外标准法兰中,无合适的标准法兰可供选择使用。因此需要对法兰进行设计。论文工作重点是通过华特氏法兰设计方法,设计两种不同密封形式法兰。一种为环连接面法兰另一种为突面法兰。设计完成后,对法兰从应力和疲劳寿命方面进行比较分析。具体分析过程为,运用三维软件进行实体建模,通过有限元软件对法兰应力进行模拟仿真分析。找到法兰在模拟工况条件下的应力危险点,分析法兰应力分布情况。寿命评估过程为,首先提取法兰危险点的应力随时间变化曲线图。其次,将应力-曲线图通过雨流计数法进行应力统计分类。最后,通过实验中得到法兰材料疲劳-寿命数据,计算得到法兰材料疲劳应力加载次数-寿命损伤公式,利用此公式经过相应的计算,得到单次加载过程中法兰寿命损耗值。