基于有限元方法的结构分析和优化技术的广泛应用,能够有效地降低产品的开发成本,缩短产品的制造周期,提高产品的质量和可靠性。本文以增强热塑料管的法兰电熔接头作为研究对象,采用通用化有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对法兰电熔接头作了静态接触分析,蠕变和应力松弛分析和优化设计。分析了法兰电熔接头的结构,介绍了CAE的设计方法和有限元分析的一些基本理论知识。采用基于APDL语言的参数化建模方法,分别建立了矩形,三角形和梯形螺纹的法兰电熔接头的有限元模型。通过非线性接触分析给出了不同结构下的应力和应变分布情况,为后续计算提供了依据。聚合物在常温、长时间、静载荷作用下就会产生蠕变和应力松弛,而电熔套筒的材料是HDPE,因此不能忽略蠕变和应力松弛的破坏作用。为了研究电熔套筒在长时间下的稳定性,本文采用,显式蠕变方法,模拟了电熔套筒和钢哈夫1000小时后的应力,总应变和蠕变应变,找出它们的结构缺点。在结构优化方面,本文根据前面分析的结果,决定对三角形螺纹的法兰电熔接头进行进一步的优化。以影响螺纹形状的齿高,螺距,切削角度以及齿数作为设计变量,采用零阶方法实现了法兰电熔接头的结构优化,既降低了最大螺牙载荷,又提高了螺牙载荷分布的均匀性,从而延长螺纹联接的工作寿命,提高其工作效率。