多层包扎压力容器模糊可靠性优化设计

模糊可靠性优化设计理论应用到多层包扎压力容器设计中,以多层包扎压力容器金属消耗量最低为设计追求目标,既能发挥常规优化设计的特点,又能充分考虑设计参数的随机性和设计边界的模糊性。     

基于紧密性的法兰模糊可靠性优化设计方法

提出了螺栓法兰连接模糊可靠性的概念,基于垫片时效泄漏模型和模糊随机概率理论,推导了螺栓法兰连接模糊随机可靠性的计算公式。为减轻法兰质量,降低设备成本,根据设计参数定义了密封可靠性的灵敏度优化参数,同时考虑螺栓法兰连接的紧密性、法兰强度和刚度,研究了法兰模糊可靠性优化设计方法。根据提出的优化设计方法,以某管法兰为例进行了模糊可靠性优化设计,设计得到的法兰既可满足强度、刚度及可靠性的要求,又能使连接系统的泄漏率小于规定指标泄漏率,且优化后其质量减少了16%,设计的法兰安全、经济。     

基于多目标优化的压力容器可靠性稳健设计

针对各种因素干扰与设计参数的变异对压力容器可靠性的稳定影响问题,将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析相结合,提出了可靠性稳健设计的理论方法。运用此方法,在以单目标为主要形式的可靠性优化设计基础上,把可靠性灵敏度作为一个目标函数融入到优化设计中,建立了压力容器多目标优化设计的数学模型。通过算例,讨论了压力容器的可靠度对设计参数变化是否敏感的实际问题,并获得了稳健设计信息,在保证计算压力、材质和工作容积不变的情况下,按照可靠性稳健设计方法得到的容器壁厚比文献[2]和采用安全系数法的计算结果分别减小了68.4%和25%。     

基于可靠性和经济性的低压闪蒸罐结构优化设计

压力容器的设计应同时考虑可靠性和经济性。针对压力容器结构尺寸的设计,将强度、刚度、封头稳定性和液压试验应力强度作为约束条件,建立了以容器总质量为目标函数的优化模型。根据设计标准公称直径系列,优化模型变量迭代步长,采用C++Builder语言开发了自动处理程序,优化后的低压闪蒸罐筒体长度比原设计减少了1 100 mm,总质量减少了412.83 kg。     

有概率约束矩形截面压力容器可靠性优化设计

针对现代设计理论和优化设计方法在矩形压力容器的结构设计、尺寸计算中存在的问题,运用相关数学理论与优化原理,将直接导致容器失效的约束作为概率约束,建立了以矩形截面容器体积最小为设计目标的数学模型,探讨矩形截面压力容器在概率约束条件下的优化设计方法。通过实例计算和MATLAB算法求解得知,该设计方法不仅可以有效地提高设计水平,降低制造成本,而且由于考虑了矩形压力容器设计变量和参数随机性质,故优化设计结果更符合工程实际,说明了概率设计模型的实用性和可行性,为其他特殊压力容器的优化设计提供了理论依据和应用参考。     

压力容器随机应力强度的模糊可靠性设计

针对目前应用可靠性设计方法对压力容器进行设计还存在可靠性数据大量不足的问题 ,将模糊数学与可靠性理论相结合的模糊可靠性设计 ,应用于压力容器的设计中 ,使设计更加合理和贴近事物的发展规律。通过常规设计中的标准和规范的规定 ,寻找强度和有关设计参数的均值和偏差 ;分别讨论了强度确定和强度随机两种情况下的数学模型和计算方法 ;并应用实例设计 ,分析了常规设计法和随机应力强度的模糊可靠性设计法的区别。实例设计计算表明 ,压力容器的模糊可靠性设计更加科学和合理 ,与常规设计法相比 ,容器壁厚减薄约 4 0 % ,从而大大减少容器的耗材     

多层包扎高压容器端部结构设计与应力分析

多层包扎压力容器中由于球形封头与筒体连接处有壁厚突变,在此区域将产生很大的应力集中和边缘应力,因此多层包扎式高压容器的端部结构是设计中须认真考虑的问题。参照ASME规范设计了3种多层包扎筒体与球形封头连接结构,并利用ANSYS软件提供的接触单元建立了相对应的有限元模型。通过将有限元计算值与理论计算值对比,验证了该模型的可行性。文章分析了3种结构的应力分布情况,指出了最适宜的连接结构为(b)结构,并对(b)结构进行了应力强度评定,结果表明该结构满足强度要求。     

机械零件的模糊可靠性

简述了模糊可靠性理论产生的必然性，给出了模糊可靠性、可靠性模糊子集及模糊故障等基本概念。模糊可靠性的主要指标有模糊可靠度R、模糊故障率λ和模糊平均寿命MTTF。在应用方面，对机械零件疲劳强度的模糊可靠性设计、轴类零件刚度的模糊可靠性设计和滚动轴承的模糊可靠性寿命计算等问题作了讨论。推出了模糊可靠度的计算式，可根据可靠度的大小判断零件设计是否合理或在给定模糊可靠度的条件下确定零件尺寸。机械零件的模糊可靠性优化设计与一般可靠性优化设计类似，求解的基本途径是将其转化为一般性优化问题，然后按常规优化方法求解。     

多层包扎式结构在高压容器中的应用

针对目前国内化工行业中高压容器的现状,对采用多层包扎结构设计的压力容器进行了介绍,对筒体制造过程中采用的两种多层包扎方式进行了对比,得出了传统包扎结构易存在深环焊缝等不足之处,在改进的包扎结构中将会避免产生上述不足。针对某项目中的一台具体设备—氨合成塔,结合其设计参数,对设计过程中涉及到的筒体材料的选择、设备本体壁厚的计算、筒体与封头的焊接及支座结构的设计均进行了分析和探讨,为此类高压容器的设计提供了一定的参考。     

DZ450/9—S钻机底座结构模糊优化设计

考虑了应力约束、位移约束、局部稳定约束和截面尺寸上下界约束条件的模糊性 ,以底座的结构质量为目标函数 ,建立了底座结构模糊优化设计的数学模型。结构优化采用了离散变量的拟满应力结构优化设计与有限元分析相结合的方法 ,克服了满应力设计只能考虑应力约束和尺寸约束的局限。采用二级模糊综合评判确定最优水平截集 ,从而将模糊优化问题转化为普通优化问题。计算结果表明底座结构模糊优化设计比底座结构非模糊优化设计更为合理 ,经济效益更为显著     

基于信息熵的扁平绕带式压力容器可靠度

基于信息熵中模糊性度量与随机性度量相等可实现模糊变量等效随机变量的原理,把扁平绕带式压力容器的静强度和载荷视为模糊变量,将模糊静强度和模糊载荷等效为随机静强度和随机载荷,讨论在最苛刻的压力试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊静强度的可靠性。结果表明:(1)在最苛刻的气压试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊屈服强度可靠度为0.926928,模糊爆破强度的可靠度为0.97739;(2)在最苛刻的液压试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊屈服强度的可靠度为0.95053,模糊爆破强度的可靠度为0.953788。     

多层绝热被性能测试及在LNG罐箱中的应用

高真空多层保温材料是低温液体能够长期储存的关键，制作成多层绝热被并工业化应用是国际低温行业发展的趋势。液化天然气储存装置尤其是运输用的容器，由于介质泄放时有燃烧和爆炸的危险性，更需要良好的绝热效果和稳定的性能。笔者试制出高真空多层绝热被并应用于两种规格的液化天然气罐箱，同时设计出新结构、大尺寸的工业化量热器，以测定其性能。量热器的测试结果与产品的性能测试结果比较一致，证实了工业化量热器在材料性能测试时比理论量热器有更高的准确性，可为多层绝热被的产业化应用和液化天然气储存装置的设计提供更合理的依据。     

模糊综合评判在油气管道工艺方案优选中的应用

1. Introduction Pipeline is the most energy efficient, safest and most economical mode of transporting oil and gas over a longdistance. Owning to the vast investment and highreliability demand, a more reasonable way is needed forpipeline design. Designing…     

多层次模糊评价模型在低煤阶煤层气区块优选中的应用——以澳大利亚东部A区块为例

相比于中高阶煤层气,低煤阶煤层气具有煤岩煤化作用低、含气量低、灰分含量高以及储层物性好等特点,针对于低煤阶煤层气区块的优选研究对于降低开发成本、促进产业发展等具有重要意义。以澳大利亚东部地区的低煤阶煤层气区块为研究对象,应用多层次模糊数学思路,结合区块低煤阶煤层气特征,优选累计厚度、含气量、灰分含量、可采储量、孔隙度、渗透率、含气饱和度、临界解吸比和原始地层压力作为评价指标,建立低煤阶煤层气的开发效果多层次模糊评价模型。在此基础上,结合评价指标权重系数与研究区三维地质模型构建低煤阶煤层气开发效果评价参数。以稳定期日均产气量3万m3、0.6万m3作为衡量标准,确定研究区的开发效果评价参数门限值为0.507和0.317,进行研究区开发有利区划分,实现基于多层次模糊评价模型的低煤阶煤层气区块开发有利区优选中的应用。在实际应用中,高中低产区内的已开发井的单井产气量与优选结果高度吻合,表明多层次模糊评价对于低煤阶煤层气有利区块优选具有很好指导意义。     

抽油机减速器圆弧齿轮的模糊可靠性设计

针对用传统方法设计的抽油机减速器圆弧齿轮安全系数偏大、齿轮重量大、减速器体积大的问题，用模糊可靠性理论分析了圆弧齿轮的应力和疲劳强度，并建立了数学模型。以减速器重量最轻为优化设计目标，把疲劳强度可靠性约束。齿宽和分度圆尺寸约束以及各设计变量上下界约束的取值范围视为设计空间上的模糊子集，得到了相应的约束条件。经实例计算表明，在疲劳强度的模糊可靠度不小于０．９９９的情况下，与原设计相比，齿轮的重量可减轻２３．９％。     

整体法兰拉格朗日乘子法优化设计

根据GB150—1998钢制压力容器中整体法兰中的应力校核原则,采用优化设计方法中拉格朗日乘子法,进行最小质量的优化计算。将法兰有效厚度δf作为随机变量,轴向应力、径向应力、环向应力和组合应力校核作为约束条件,法兰质量作为目标函数,在满足所要求的可靠度基础上优化法兰尺寸,从而减轻法兰质量,目的是尝试一种比常规设计更有效可行的优化设计方法,并以换热器外浮头盖法兰为优化设计实例,说明该方法切实可行。     

钢制薄壁内压容器模糊静强度的初始可靠性设计

应用基于模糊数学与常规可靠性理论相结合的模糊可靠性设计方法,讨论了钢制薄壁内压容器模糊静强度在最苛刻的压力试验条件下,有关标准可接受的初始可靠度范围,为压力容器的模糊可靠性设计从理论走向实用提供了参考依据。     

钢制压力容器试验压力的模糊可靠性理论

基于钢制内压容器静强度在最苛刻压力试验条件下的可靠度分析,建立了统一确定钢制压力容器试验压力的模糊可靠性理论。在不同失效准则下,从控制钢制压力容器静强度在压力试验和正常操作时可靠度范围的角度,对钢制压力容器静强度的可靠度、试验压力大小与安全系数的关系进行定量探索,讨论了试验压力超压系数的限制条件。结果表明,对试验压力的分析结论与有关标准的取值基本一致。     

钢制薄壁外压容器的稳定安全系数

基于钢制薄壁外压容器模糊临界失稳强度的信息熵分析,建立分析稳定性模糊可靠度的模糊临界失稳强度等效随机-载荷随机的力学模型,从控制钢制薄壁外压容器稳定性在正常操作与外压压力试验时模糊可靠度的角度,对其稳定安全系数、试验压力系数与超压限制系数进行探索。研究表明:(1)从等可靠度的观点,在外压压力试验与正常操作时,薄壁外压球壳稳定性的模糊可靠度应分别不小于0.999 998 693与0.999 998 494;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度应分别不小于0.999 998 931与0.999 999 975 3。(2)薄壁外压球壳稳定安全系数应不小于14.53;薄壁外压圆筒稳定安全系数应不小于2.20。(3)薄壁外压球壳外压试验压力系数在外压压力试验时等于1.00;薄壁外压圆筒外压试验压力系数应不小于1.00但不大于1.28。(4)在外压压力试验时,薄壁外压球壳的超压限制系数应不大于0.068 8;薄壁外压圆筒的超压限制系数应不大于0.579 8。