压力容器封头处磁记忆信号特征分析

采用金属磁记忆检测方法对CNG储气瓶和乙炔气瓶的封头及筒体处进行检测,发现对应应力集中状态的磁信号有异常变化。用有限元分析软件Ansys对两种不同形式的封头及其与筒体的连接部位进行应力仿真分析。考察了磁信号的变化特征与有限元分析应力间的关系,为磁记忆的定量研究提出一个有效的方法。     

带有厚度与筒体不相等半球形封头热套高压容器强度研究

本文对一台内直径为１０００ｍｍ、设计压力为３１．４ＭＰａ的带有厚度与筒体不相等半球形封头热套高压容器进行了强度研究,建立了综合考虑半球形封头成形过程中的厚度变化和加强箍与半球形封头贴合质量的有限元应力分析模型,应力计算值和实测值相当吻合,连接接头处没有显著的应力集中现象,加强箍与半球形封头之间圆柱面的贴合质量对容器应力的影响很小,制造时应严格控制锥面的贴合质量。     

平封头圆角区的应力集中系数

本文提出平封头与筒体连接圆角区的应力集中 系数可以用三个无量纲参量,即λ≡h/dt~(1/2),η≡t/d和ρ≡r/t的函数来表示,并根据有限单元法计算结果给出应力集中系数的近似表达式。     

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。     

高压筒体大直径双开孔补强分析及优化设计

针对工程上高压容器筒体大开孔产生较大应力集中的问题,以某高压容器筒体开大直径双孔结构为研究对象,采用应力集中系数K表征开孔对筒体造成强度削弱的程度,基于有限元方法分析了圆角半径、3个无量纲参数(开孔率d/D、接管与筒体厚度比t/T、筒体径厚比D/T)、接管间角度α和中心距L对应力集中系数K的影响。并按照GB/T 150.3—2011中分析法初步设计厚壁接管补强结构,进行响应面优化分析得到最优方案,在满足强度要求的情况下,实现了设备质量的减轻。结果表明：开孔率d/D>0.6时,需要考虑双开孔对应力集中的叠加作用;接管排布角度在30°～90°之间会在一定程度增大应力集中;厚壁接管结构中,筒体厚度T及接管补强段厚度t对应力集中影响程度较大。本研究得到了各参数对应力集中的定量化影响规律,可为大开孔接管设计与排布提供参考依据。     

大容积全多层高压储氢容器封头和筒体连接结构强度研究

以自主研制的75 MPa,2.5 m3大容积全多层高压储氢容器为对象,开展了封头和筒体连接结构强度试验研究,得到了加强箍、封头及其连接部位应力随容器内压力的变化情况。建立了精度较高的大容积全多层高压储氢容器封头和筒体连接结构弹塑性有限元分析模型。基于该模型,对封头和筒体连接结构在容器超压过程中的变形特征,及封头与加强箍配合面形成裂纹尖端在多次加载时的稳定性进行了分析,验证了加强箍结构设计方法的合理性。     

基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析

应力集中对桁架节点处疲劳寿命影响显著,焊缝处几何形状不规则,易产生应力集中,可能导致结构破坏。为了研究结构的几何尺寸和焊缝的几何形状对焊缝处应力集中系数的影响,将总应力集中系数分解为焊缝几何应力集中系数和热点应力集中系数的乘积形式。用有限元方法分析焊缝长度、焊缝熔深、弦杆厚度和焊脚尺寸对几何应力集中系数和热点应力集中系数的影响,并拟合经验公式。结果表明:弦杆厚度对应力集中影响不大,焊缝截面形状和焊缝长度对应力集中有一定影响。     

复合材料板与金属板榫槽粘接结合有限元分析

榫槽连接是航空结构中常用的一种连接形式。通过对金属板和复合材料板的榫槽粘接部位进行有限元计算，分析简单拉力作用下连接部位的应力分布以及金属板和复合材料板尺寸对最大等效应力的影响。通过比较发现，在所考察范围内榫槽长度、粘接层厚度和板宽度等因素对模型等效应力的影响并不十分显著，而两种材料板之间的相对厚度对最大等效应力影响较大，随着金属板厚度的增大，整个榫槽连接结构的最大等效应力有所减小。     

压力容器开孔接管区的有限元分析和实验研究

根据对压力容器正交和切向开孔接管区进行的有限元分析,获得容器筒体、接管及其连接部位的应力分布结果,利用电阻应变测试技术进行现场测试。结果表明,压力容器开孔接管产生明显的应力集中,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力分布更趋复杂,有更明显的应力集中。     

整体锻制压力容器平封头合理厚度的数值模拟

本文利用有限元分析软件ANSYS,建立容器整体的立体模型,分析了使用整体锻制平封头的压力容器全场的应力分布,根据压力容器对不同类型应力的不同限制及第四强度理论,找到了各种尺寸下容器内径、圆筒壁厚与封头厚度的合理比例,以及各处最大等效应力与内压的关系,设计人员可根据本文提供的数据和容器材料的许用应力,直接查得圆筒及封头厚度与内径的比例,从而确定设计尺寸。     

椭圆封头与筒体过渡段应力分布

在中低压容器常规设计中，对椭圆封头与筒体过渡段的边缘应力一般不予计算，只在结构上进行局部处理。为了探究边缘应力对椭圆封头及筒体过渡段的影响，文中针对5种不同直径的椭圆封头，采用ABAQUS有限元分析软件和有矩理论，对比研究了封头过渡段内外壁面应力的变化规律，同时采用有矩理论研究了封头过渡段内外壁面边缘应力的影响范围及最大值出现的位置。结果表明：5种不同直径封头直边段内外壁面存在大小相等、方向相反的边缘应力，内外壁面最大径向边缘应力与筒体薄膜应力相当，最大值至连接处的距离远大于椭圆形封头标准规定的直边高度，直径越大，距离越远。封头标准GB/T 25198—2010中规定直边高度处径向应力超出筒体薄膜应力的44%～61%。直边段与筒体薄膜应力相当的横截面距连接处0～15 mm,与直径关系不大。研究结果可对中低压容器的设计制造和安全运行起到一定的指导作用，为封头标准的修订提供参考依据。     

整体锻制压力容器平封头合理厚度的数值模拟

本文利用有限元分析软件ANSYS，建立容器整体的立体模型，分析了使用整体锻制平封头的压力容器全场的应力分布，根据压力容器对不同类型应力的不同限制及第四强度理论，找到了各种尺寸下容器内径、圆筒壁厚与封头厚度的合理比例，以及各处最大等效应力与内压的关系，设计人员可根据本文提供的数据和容器材料的许用应力，直接查得圆筒及封头厚度与内径的比例，从而确定设计尺寸。     

螺纹封头结构式超高压容器防止疲劳失效的措施

超高压容器在结构上存在局部不连续 ,因而引起应力集中。由于频繁的和开、停操作 ,造成工作压力和载荷的变化而引起交变循环应力 ,对于单层套螺纹封头结构的超高压容器 ,根据现有容器疲劳失效的情况 ,容器疲劳破坏的部位一般都在筒体与螺塞的螺纹联接处 ,在该截面处的峰值应力也最大。所以我们着重分析筒体在螺纹连接处的受力情况 ,通过改善容器结构来降低应力集中 ,从而提高疲劳寿命。     

Incoloy 901涡轮榫槽拉刀仿真优化设计

涡轮榫槽作为叶片和轮盘连接部位,对表面质量和几何精度有着严格的要求,而榫槽成型拉削的关键要素是拉刀设计。本文通过有限元仿真方法研究了拉刀几何参数对切削过程中刀具应力和切屑形状尺寸的影响规律。通过SolidWorks软件等比例建立拉刀几何模型,导入AdvantEdge软件建立拉削仿真模型,并选择切屑曲率半径、切屑厚度作为标准进行验证,误差在可接受范围内。结合加工经验制定仿真方案,研究了齿升量、齿距、前角、槽深以及槽底圆弧半径对切削过程的影响。结果表明:切屑变形系数随着齿升量增加而增加;切削力随着前角增大而减小,但减小速度逐渐平缓;切削温度随着齿升量、槽底圆弧半径增加而增加,但整体增量不大;切屑曲率半径随着刀具前角和槽底圆弧半径的增大而减小。     

SD环氧乙烷反应器过渡段的应力分析

分析研究SD环氧乙烷反应器与反应器出口冷却器连接过渡段的传统结构与改进结构的受力情况,经过对比分析,发现在椭圆封头与过渡段连接处都有应力集中,改进过渡段由于增加了与封头连接部分的厚度,并适当增加连接部分的长度,有效降低结构不连续处的应力强度,应力强度分布也更合理。     

加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定

采用有限元法对加氢反应器h型锻件与筒体、封头及裙座连接区进行了机械应力与温度应力分析 ,并对关键位置进行了应力评定 ,发现h型锻件与裙座连接侧的厚度不能仅根据JB4 710—1992《钢制塔式容器》确定的裙座厚度决定 ,而应按分析设计的观点进行应力分析 ,以充分考虑h型锻件与裙座间变形协调所引起的边缘应力及温度应力 ,进而确定h型锻件与裙座连接侧的合理厚度。     

吸附器封头开孔接管结构应力分析与优化设计

吸附器封头开孔接管结构在吸附工况下,由于几何不连续性会导致局部出现高应力集中,使得开孔区域成为吸附器强度失效破坏的危险部位,所以对吸附器封头开孔接管区域进行强度分析与优化设计具有重要工程意义。传统压力容器设计方法为了保证设备平稳运行,往往通过增加容器壁厚来满足强度要求,设计的容器壁厚较大,质量过重。利用ANSYS Workbench有限元软件,对吸附器封头开孔接管结构进行应力强度分析,建立相应优化模型,通过Workbench响应曲面多目标优化,结合遗传算法对封头开孔接管结构进行优化。以最大应力满足强度设计标准为约束,质量最小为优化目标,给出优化设计后结构尺寸及对应的封头接管质量和最大应力。结果发现,对于封头和接管过渡区出现的最大应力,通过优化封头壁厚、接管壁厚和封头曲面深度三个变量,能够使最大应力在满足强度要求条件下,封头壁厚从34 mm减至24 mm,接管壁厚从30 mm减至26.8 mm,封头整体质量从446.7 kg减至359.7 kg,封头质量减轻近20%,封头整体结构得到有效优化,生产成本明显降低。     

不锈钢氢化罐顶部应力强度分析与评定

为了验证不锈钢氢化罐结构设计的合理性,对人孔接管、机架凸缘,以及与人孔接管相连接的封头和筒体进行三维建模,在最高压力下对其进行ANSYS数值仿真分析,得出总体应力强度、人孔接管应力强度、凸缘应力强度、筒体及封头应力强度分布,所得的结果为此不锈钢氢化罐的设计以及结构的优化改进提供一定的依据。     

刮板输送机中部槽连接体系力学分析与仿真研究

以刮板输送机中部槽连接体系为研究对象,建立了中部槽连接体系不同姿态下的力学模型,并分别对推溜和拉架两种工况下中部槽连接体系的受力进行了分析研究。运用Ansys软件对其静态强度和疲劳寿命进行了仿真分析,结果表明中部槽连接体系最薄弱的地方发生在推移耳和哑铃窝处,是应力集中在哑铃窝处造成的,此结果与实际工作中凸端头的损坏相符,并提出了加大哑铃窝的圆角尺寸,以减小应力集中和降低应力峰值来解决此问题。研究为刮板输送机中部槽连接体系的设计提供了参考及理论基础。     

内壁腐蚀缺陷对三相分离器剩余强度的影响分析

由于油、气、水三相介质及固相介质的作用,在役三相分离器的腐蚀问题较为严重,极大地降低了三相分离器的承压能力,影响其安全运行和使用寿命。因而,建立了含腐蚀缺陷的三相分离器的数值计算模型,研究了腐蚀缺陷分别位于筒体和封头部位时的三相分离器剩余强度。结果发现:同一缺陷在不同位置时导致分离器腐蚀区域的应力分布情况不同;在腐蚀缺陷部位的应力集中现象较为严重,远离腐蚀缺陷处的分离器本体应力分布较为均匀;当相同腐蚀缺陷位于三相分离器封头部位时,分离器更易失效。