超高压管式反应器端部结构应力场的研究

超高压管式反应器是管式超高压聚乙烯装置的关键设备,其端部通常为夹套与反应管的过盈配合连接结构。利用电阻应变测量技术,针对某石化厂发生疲劳断裂的超高压管式反应器端部结构应力场开展试验研究,采用应力释放法获得过盈配合后的局部应力场数据,在此基础上,建立基于ANSYS软件的有限元模型,并与试验数据进行对比分析。结果表明,端部结构的过盈配合边缘局部范围内存在较高的轴向拉应力,且大于环向应力,应力水平随过盈量增加而提高;接触刚度对应力场数值模拟结果影响较大,在保证收敛的前提下应尽量增大接触刚度以提高模拟精度,有限元模拟结果与试验数据符合得较好。研究结果对后期的数值模拟以及结构失效原因的分析提供重要参考依据。     

超高压自增强厚壁弯管应力分析

超高压管式反应器由经过自增强处理的厚壁直管和厚壁弯管组合而成,自增强厚壁弯管的受力难以通过理论分析得出。基于有限元方法对自增强厚壁弯管的受力情况进行了分析,并将结果与基于平面应变模型的自增强厚壁直管的有限元计算结果进行对比。研究结果表明,厚壁弯管的回转半径对自增强厚壁弯管的受力情况有显著影响,回转半径越大、厚壁弯管的受力情况越接近厚壁直管。以自增强厚壁直管在工作压力下内表面的当量应力幅值为衡量基准,当厚壁弯管回转半径增大到一定值,可以认为自增强厚壁弯管的疲劳性能与厚壁直管基本一致。对于目前国内LDPE/EVA装置中常用规格的厚壁自增强弯管,如果以厚壁直管内表面当量应力幅值的10%作为厚壁弯管当量应力幅值的最大偏差,则回转半径R的取值应大于7D_o,当偏差为5%时,回转半径R需大于10D_o。该研究结果与国外引进的超高压管式反应器设计参数相吻合。     

滑动轴承外径面表面粗糙度的数值模拟与分析

基于滑动轴承外径面表面粗糙度对其过盈配合的性质会产生一定影响的假设,提出了一种通过自底向上建模的方式和APDL语言编程构造出符合Gauss分布的表面形貌三维模型的新方法,其利用轮廓算术平均偏差和标准差的关系,以及Gauss随机数生成函数模拟了滑动轴承外径面的表面粗糙度,对计入和不计入其表面粗糙度的滑动轴承过盈配合进行了仿真分析,结果表明:滑动轴承外径面的表面粗糙度在一定程度上影响着滑动轴承过盈配合的性质。     

蓄热式烧嘴热应力场数值模拟与破损机理分析

通过对蓄热式烧嘴的温度场和热应力场的数值模拟,对蓄热式烧嘴破损机理进行分析.结果表明,疲劳破坏是烧嘴裂纹产生的原因,且裂纹位置位于最大应力幅处.数值模拟结果与实际情况相吻合,说明计算模型和计算结果能够正确反映烧嘴破坏的实际情况,其结果有效可信.     

连续流动釜式反应器流场数值模拟

连续流动搅拌釜广泛应用于化工生产过程.文中采用CFD软件对间歇流场和连续流动单层及双层直六叶涡轮搅拌釜的三维流场进行了数值模拟.模拟结果表明:连续流场的混合效果优于间歇流场;双桨的混合效果优于单桨.     

基于热力耦合数值模拟的冷挤压模具凹模预应力结构研究

冷挤压技术是一种高精,高效,优质低耗的先进生产工艺技术,在现代生产中发挥着重要的作用。随着新型润滑剂,新的模具钢,大吨位压力机的出现,冷挤压工艺批量成型静力强度较高的材料成为了可能。通过对冷挤压scm435合金钢的冷挤压工艺的热力耦合数值仿真,模拟了从热套过盈配合,放置工件,挤压成型,卸载,工件顶出,冷却回弹全成型过程。研究了成型过程中各阶段凹模预应力的变化,以及温度对预应力的影响。并在此基础上,提出了通过分段式模套施加非均匀化过盈量的理念,和具体的工艺实施方法,并对比研究了一体式模套凹模和分段式模套凹模在挤压整个过程中的预应力情况。     

超高压管式反应器极限载荷的试验与有限元分析

基于试验法与有限元模拟法,应用三种确定极限载荷的准则,确定了超高压管式反应器的极限载荷,并进行了对比分析。结果表明,在较高内压作用下,超高压管式反应器的中间部位易最先达到极限承载状态;由零曲率准则确定的极限载荷与试验值、有限元模拟值更为接近,较适合用于确定极限载荷;试验值与有限元模拟值之间的相对误差仅为0. 49%,说明通过有限元模拟法确定极限载荷是准确、可行的。通过试验与有限元分析为超高压管式反应器的设计、运行提供了参考。     

串列式双级轴流泵性能的数值模拟

为了揭示串列泵的内部流动机理及其能量特性,采用两个具有试验结果的轴流式叶轮和一新设计的导叶串联组成了一串列式轴流泵模型。应用Pro-E对该串列泵进行三维实体造型,用数值模拟的方法计算泵内的流场。数值计算采用NUMECA商业软件。在不同的工况条件下获得前后叶轮内部的速度矢量分布。基于流场计算结果,预测包括扬程、效率和轴功率在内的串列泵性能。将数值计算的结果与原叶轮的试验结果进行对比并与首级叶轮比较,串列轴流泵次级叶轮压力面和吸力面的速度具有较大的差值。与一般的轴流泵比较,串列式轴流泵具有比较宽的高效区,最优工况点向大流量区域偏移,其轴功率不再像普通轴流泵那样随流量的增加而减小。为了分析前后叶轮的相互作用,预测不同的后叶轮叶片偏转角条件下的串列泵性能,结果表明后叶轮的叶片偏转角对串列泵性能有重大的影响。     

重力式气液分离器结构优化及分离性能数值模拟

针对石油开采过程中的高含气问题,油田通常采用重力式气液分离器将气相从气液两相流中分离出去,减少进入抽油泵流体的含气量,提高采油效率。通过运用CFD数值模拟方法对重力式气液分离器进行数值模拟,分析了重力式气液分离器工作原理,计算了重力式气液分离器结构参数对分离效果的影响,结果表明:重力式气液分离器外管内径、中心管外径是影响分离效果最主要的参数,外管内径越大、中心管外径越小分离效果越好。此研究成果可为设计和制造重力式气液分离器提供理论支持。     

矿井提升机制动盘温度场与应力场的数值模拟

基于热传导理论和热弹性力学理论,对矿井提升机的制动过程进行了数值模拟。分析了制动过程中制动盘表面上边界条件的变化规律,并着重探讨了制动过程中制动盘表面对流换热系数的计算方法。在变物性的前提下,依据实际的几何尺寸,建立矿井提升机制动盘循环对称三维有限元模型,研究不同制动工况下制动盘的温度场和应力场分布。文中还对热应力的计算方法进行了探讨,并分析比较了各种方法的优劣性。研究结果表明:制动盘的温度应力分布与制动初始速度和加速度的大小密切相关。本研究为提升机提升速度和制动加速度的优化和高性能制动系统的设计开发提供了重要的参考依据。     

高压聚乙烯反应管自增强残余应力的无损检测

针对超高压聚乙烯反应管内径小,壁厚大,内部介质压力为超高压等特点,。开发出一套管内壁应变片粘贴装置和引线密封装置,从而保证了内压达550MPa以上时应变片及引线的密封与绝缘性,基于内壁应变－压力关系曲线与残余应力之间的对应关系,成功地测取了反应管内壁残余应力。本方法可推广应用于小管径管道内壁应变和自增强残余应力的测试。     

超高压管式反应器安全检验方法

根据生产实际的需要 ,结合与国外最新的交流成果 ,利用先进的理论和测试方法并参考有关规范 ,制定了超高压管式反应器检维修方法 ,实践表明 ,所制定的检维修方法可靠 ,可应用于工程实际。     

超高压反应管残余应力测试研究

对某公司存放15年的超高压自增强反应管备管的残余应力进行了理论计算和试验测试,采用镗削法测定了自增强超高压反应管的残余应力值,根据M ises变形能量理论推导出残余应力的计算公式,计算出自增强处理后的超高压反应管的残余应力。     

在役自增强反应管残余应力衰减规律及影响

采用Sachs内孔逐层镗削应力释放法测试AISI4333M4在役自增强反应管残余应力。结果显示,在役反应管经过17年的运行使用后,周向残余应力衰减了18．0％。分析表明,在长期的交变压力和高温作用下,在役反应管的应力松弛随管壁厚度呈V字形变化,弹塑性界面沿半径外扩,疲劳强度减小,这为在役反应管安全评估提供了参考。     

反应堆压力容器内壁环形锻件焊接残余应力三维有限元数值模拟

某新型反应堆压力容器内壁设计了环形锻件与筒体内壁焊接的环形焊接结构。该种结构形式的焊缝首次在反应堆压力容器中出现,无成熟经验可以借鉴。为了了解该种复杂结构形式及大厚度焊缝的焊接残余应力幅值及分布规律,基于ANSYS有限元分析软件,建立了反应堆压力容器内壁环形锻件多层多道焊接三维有限元模型。在此基础上,以带状移动温度热源作为焊接热源模型计算出多层多道焊接的瞬态温度场结果,采用热-力间接耦合法,得到了焊接应力场计算结果。模拟结果表明,焊缝区域环向应力从上表面到下表面分布趋势为拉应力-压应力-拉应力,呈现自平衡的分布形式。根部焊道区域的环向应力为拉应力。焊缝上轴向应力最大为300 MPa左右;焊缝上下表面径向应力较大,达到400～500 MPa左右;峰值等效应力出现在焊缝根部区域,幅值最大约700 MPa。     

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。     

超高压爆破片设计爆破压力的理论计算与数值模拟的对比研究

爆破片超压泄放装置作为防止化工容器发生灾难性超压的最后一道安全屏障,有着举足轻重的作用。利用Levy-Mises增量理论和有力矩理论对超高压爆破片进行弹塑性理论计算,同时利用ANSYS有限元软件进行数值模拟,并将两者的计算结果进行对比分析,推导出超高压爆破片设计爆破压力的计算方法,为我国后续对超高压爆破片相关设计参数的研究提供理论依据。     

反应堆压力容器顶封头接管冷装过盈配合力学分析

200 MW低温核供热堆反应堆压力容器顶封头壳体与小口径接管间采用冷装过盈配合连接结构,为确定过盈配合连接合理的最小过盈量和最大过盈量,首先建立了过盈连接结构解析解的简化模型,分析确定了过盈配合连接结构最小过盈量和最大过盈量计算的适用工况;再根据弹性力学理论对过盈配合连接结构进行力学分析,推导出最小过盈量和最大过盈量的工程计算方法;最后,采用ANSYS有限元分析软件对典型接管的冷装过盈配合连接结构的合理性进行冷态和热态工况下的验证。     

超高压组合缸体自增强工艺的有限元模拟与对比研究

以某设备的超高压组合缸体为研究对象,建立组合缸体模型。首先对传统组合缸体进行有限元分析,然后对外形相同的超高压组合缸体的两种自增强工艺进行有限元模拟和对比研究。研究表明:套装后再自增强处理在降低内缸内壁应力峰值上明显优于首先对内缸进行自增强处理。虽然套装后自增强压力超过1000 MPa,但首先对内缸自增强影响过盈套装,所以在压力源允许的情况下推荐套装后再进行自增强处理。该研究可为超高压组合缸体自增强工艺的选择和优化提供参考。     

普通液压机超高压液压胀形集成装置的研制

研制出将增压器、充液器、滑动胀形模具集成于一体的超高压液压胀形装置，该装置具有快速充填液体、产生变高压、循环过滤液体、自动控制等功能,设计中采用了过盈配合密封及组合密封技术。在普通液压机上按照给定的加载路径成功胀形出汽车桥壳设计样件，经大量反复的试制及合模后的超高压试验，证明该装置实现了设计功能，性能稳定，密封可靠。该装置的研制成功，使胀形设备得到简化，有助于降低能耗，扩大液压胀形工艺的应用范围。