大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算

随着成品油储罐的大型化发展,采用空间网壳结构作为储罐罐顶已成为必然趋势。虽然网壳结构在建筑行业已有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题。比较分析现有大型网壳结构形式的优劣,针对大型拱顶网壳储罐结构特点,给出网壳顶网格类型、杆件截面、节点形式的选型意见;为提高网壳顶与下部罐体连接的安全性,自主提出一种可用于大型拱顶网壳储罐的新型支座结构;研究网壳顶整体稳定性的计算方法,采用考虑几何非线性的荷载-位移全过程分析方法,计算得到拱顶网壳储罐结构的临界失稳荷载,分析下部罐体、不同约束方式和不同安装偏差对拱顶网壳稳定承载力的影响;并依据JGJ7-2010《空间网格结构技术规程》等建筑行业规范标准,以一50 000 m3大型拱顶网壳储罐为例对稳定性计算进行案例分析,验证相关规范同样适用于储罐网壳。     

客车车身骨架连接件的简化方式研究

车身骨架连接处的应力,对客车车身整体的应力分布影响甚微,但对应力集中区域,却至关重要。对刚接、焊接、螺栓联接或铆接等常用的联接方式使用有限元分析软件ANSYS进行简化方式的研究。结合实际结构并进行电测量试验,得出连接处的最佳简化方法。     

高压容器筒体与封头连接处有限元分析及优化

为了求解高压容器筒体与封头连接处的应力,利用有限元ANSYS建立了有限元模型,通过模型的加载求解,得到该结构的应力分布图,结果显示连接处存在明显的应力集中现象。连接处的应力大小与其尺寸有一定关系,建立了优化数学模型,利用ANSYS的优化模块OPT进行了优化设计,得到了使应力集中系数最小的最优结构尺寸,按分析设计标准进行强度分析,结果表明结构满足强度要求。     

基于ANSYS Workbench的制动器支座拓扑优化

以JZ25凿井绞车制动器支座结构设计为例,介绍了利用现代CAD/CAE软件对支座进行三维造型设计,然后通过专有程序接口将模型导入到ANSYS Workbench软件中;利用ANSYS Workbench有限元分析强大功能,对支座静力学、模态进行分析;并根据分析结果,对支座结构静刚度进行分析,利用ANSYS Workbench软件拓扑结构优化模块对支座进行优化结构再进行设计。优化分析结果表明,结构应力分布更加均匀;在保证结构刚度前提下,优化后的结构比优化前重量轻了30%。通过分析、优化和设计,实现了支座轻量化设计,给企业带来更多经济效益。     

SGA3550矿用自卸车驱动桥壳结构分析与改进

建立了SGA3550型矿用汽车驱动桥壳及A形架的有限元模型,选择极限工况对其进行了结构强度和刚度分析.结果表明,驱动桥壳空心梁和半轴套管部分的应力远小于材料的许用应力,而悬架支座与桥壳连接处出现了局部应力过大的情况.对该桥壳的相应结构提出了改进方案,改进后的桥壳质量更小,最大应力也大幅减小,且应力分布更为合理.     

大型工业表面凝汽器结构的有限元分析

针对PTA行业的特点,大型工业表面凝汽器都采用侧向进气的结构形式,具有壳体直径大、壳程真空度高和支撑结构复杂等特点。至今,表面凝汽器的壳体厚度、壳程支撑结构和支座的设计都采用工程经验的方法,在实际的运行中可能出现成本提高、造成安全隐患等情况。本文以某PTA公司的大型工业表面凝汽器为例,采用三维有限元分析法对其壳体和支座进行了应力分析和形变分析,分别得到了应力和形变集中区域的应力分布图和应力形变图。分析表明,选取的壳体厚度、支撑件型号和支座厚度,是通过模拟计算所得出的膜应力和组合应力(膜应力+弯曲应力)均小于材料应力极限值的要求。本文为大型工业表面凝汽器的结构优化提供了可靠的依据,有利于提高表面凝汽器的稳定性和经济性。     

大型拱顶储罐的模型实验研究

为了探求大型拱顶储罐的合理设计方法, 在本文中给出了一个直径为２．５ｍ 的模型罐在内压及拱顶雪载作用下的弹性应力测试与内压弹性失稳的实验结果。罐的拱顶为加肋球壳, 承压圈为圆环壳, 肋与壳之间为间断焊接。文中给出了计及加强肋与不计及加强肋两种不同的有限元计算方案 （分别简称有肋与无肋方案） 所得数值解与实测值的比较。结果表明： 对于肋与壳间断焊的情况在内压作用下, 应力测试实验值与弹性内压失稳临界压力和按无肋方案计算值相一致;在拱顶雪载作用下, 应力测试值与按有肋方案计算值一致。实验还表明对于大型拱顶储罐,采用圆环壳型的承压圈有较好的承载能力, 这是一种合理的结构型式。     

大型立式储罐的结构应力分析

以大型立式圆筒型储罐为研究对象,采用简化建模研究大型储罐的结构应力,应用有限元软件ANSYS,对罐体、地基和基础建立三维有限元模型。在结构静力的分析中,把储液等效成梯度压力,罐体与地基之间的相互作用采用了接触面的方式,得到了罐体、地基和基础的应力和位移情况。     

压力容器应力场数值模拟及边缘应力初探

利用三维扫描仪对压力容器进行扫描,从而比较精确的建立模型,再利用ANSYS软件得到椭球壳与圆柱壳体的连接处的边缘应力的分布曲线和碟形壳与圆柱壳体的连接处的应力分布曲线,重点解决了压力容器边缘应力的计算问题,对设计压力容器时的安全性提供了重要的资料。     

大吨位汽车起重机车架后段与固定支腿新型连接方法

车架后段与固定支腿连接处是起重机吊重作业时主要受力部位,且此连接处由于截面突变而产生应力集中(应力集中是连接处发生破坏主要原因),在薄弱地方加强这一传统方法不能从根本上避免应力集中;本文介绍一种在空间上避开应力集中的新型连接方法:首先,在车架后段和固定支腿之间通过一整板实现其整体连接,避免把焊缝布置在高应力处;其次,通过结构圆弧过渡和应力集中点处挖孔,避开应力集中点,分散应力集中影响;再次,根据应力梯度分布,对连接处进行梯度加强,使各部分材料得到充分利用;最后,运用薄板厚板缓过渡对接技术和间接开槽释放焊接残余应力方法提高焊接可靠性。     

一种板壳型支座的设计及应力分析

根据总体设计要求,对一种板壳型反应堆压力容器支座的结构、材料和焊接设计进行了介绍。通过应力分析计算表明,该支座的结构设计和材料选择满足相关设计要求。     

焊接直边锥形壳体与筒体焊接结构工艺性试验

针对风力发电机锥形壳体与外筒体直接连接处截面突变,引起局部应力过高,不利于设备的长期使用的问题,从设计优化该结构,对锥形壳体增加直边,改善局部应力状况。通过焊接模拟试样的工艺性试验,验证了焊接直边锥形壳体与筒体焊接结构,对风力发电机焊接结构件的多道环形焊缝的布置和制造工艺进行了探讨和优化,规避了产品的制造过程可能出现的问题,缩短了设计制造周期。     

基于ANSYS装载机焊接桥壳的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS建立了某型号轮式装栽杌焊接结构驱动桥壳的有限元分析模型,对桥壳进行了3种典型工况的分析计算,获得了该结构桥壳在各工况下的变形和应力分布,结果表明桥壳能满足各工况工作要求,为下一步的结构优化设计提供了理论依据.     

卷到卷系统中料卷轴支座的设计与优化

为满足卷到卷系统中料卷轴多部件同轴及悬臂安装需求,提出了一种料卷轴支座的设计方案,并完成了优化设计。建立了以最小变形和最大应力为边界的多目标优化模型,基于ANSYS Workbench对参数进行区间计算和尺寸优化。分析结果表明:采用一体化的设计思路与多目标优化方法,能较好实现支座的整体优化效果,优化设计后支座最大变形量明显减小。所获研究结果为卷到卷系统中料卷轴支座结构的设计与优化提供了参考思路。     

城市紧急避难装置的跌落冲击分析

针对发生灾难时高层建筑物内逃生人员的安全避难问题,对城市紧急避难装置进行了结构设计及抗跌落冲击研究,提出了新型城市紧急避难装置结构模型。模型舱体结构采用了分段式设计,根据布置需求合理设置舱体的段数。利用ANSYS/LS-DYNA软件的跌落测试程序模块DTM对舱体进行了跌落分析,模拟了舱体从高度5 m处直接跌落及在舱体的底部添加缓冲支座后直接跌落,进行了跌落冲击分析。研究结果表明:舱体添加缓冲支座后在跌落过程中最大应力为433 MPa,相比于直接跌落冲击应力降低明显,缓冲支座的变形吸能消耗了部分冲击能量减轻了地面对舱体的直接冲击;本文研究可对城市紧急避难装置的设计和制造提供理论指导和技术支持。     

基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计

驱动桥壳是重载车辆的最要承载结构,直接影响到整车的承载和使用寿命。针对某重载车辆驱动桥壳进行分析,采用分离体法,对驱动桥壳各单元进行受力分析;基于有限单元法对驱动桥壳的静力学、动力学特性进行分析,并对谐响应特性进行分析。驱动桥壳本体和半轴套管的部分应力远小于材料的许用应力;安装块与半轴套管间的焊接处出现了局部应力过大的情况;低阶固有频率和振型以及引起大幅共振的危险频率。通过材料优化和螺栓联接代替焊接等,对驱动桥壳进行结构优化设计。采用试验台对改进后驱动桥壳各部分应力情况和疲劳寿命进行分析,结果可知:改进后的桥壳质量减轻11%,并且有良好的动态特性;螺栓联接代替焊接方案,可有效改善两种材料焊接易引发的焊接缺陷,螺栓强度满足要求,桥壳的疲劳寿命达到69.7万次,满足使用要求。分析方法和分析结果为同类设计提供参考。     

浅谈三角形网壳顶在20000M3储油罐上的应用

随着石油工业的飞速发展,油罐生产制造越来越趋向大型化,对于容量大于10000m3的储罐,用传统的桁架拱顶结构来制造已不适应大跨度的要求,且罐顶钢材用量大,安全性差。以网壳顶取而代之是储罐大型化发展的必然趋势。网壳顶是一种全新的专有技术,整个罐顶由网架和蒙皮组成。因其受力合理,具有较大的刚度,结构变形小,稳定性高,节省材料,目前在多领域被广泛应用。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

结构优化对风机叶轮焊接残余应力和稳态运行的影响

本文利用大型通用有限元软件ANSYS,分析了15Mn Ni Cr Mo V离心式压缩机叶轮在不同叶片结构下焊接残余应力和运行应力的变化。结果表明:未进行结构优化之前,叶轮在焊接后的残余应力和正常运行时所受到的运行应力均较大,但是叶轮在经过叶片切割6°、12°和25°的结构调整后,叶轮焊后残余应力均明显降低,叶轮整体的残余应力最大降低了46.4%,叶片残余应力最大降低了53.6%。但是,随着叶片切割角度的增大,叶轮的运行应力却逐渐增加,而且切割25°后的叶轮运行应力超过了材料的屈服强度。     

大型石油储罐的风载荷响应分析

主要研究了大型石油储罐在风载荷作用下的响应。首先,介绍了风载荷分析时用到的风压模型,并建立了储罐的有限元模型;然后,对储罐进行了模态分析;最后,分别计算了储罐在静态风压和动态风压模型下的响应。结果表明:储罐的模态呈多波分布,该振动为储罐周向振动和竖向振动的叠加。在静态风压模型下,储罐的最大位移发生在靠近储罐罐顶的罐壁某处;最大应力发生在罐壁与地板的连接处。在动态风压模型下,动态响应的峰值(如位移和应力峰值)延迟于风载荷峰值的出现。