球壳大开孔平齐接管补强设计方法评价

为了对球壳大开孔补强结构做出合理安全评价,利用我国现行标准中的补强方法,对D=500 mm,直径厚度比D/T=68、接管与壳体半径比r/R分别为0.5,0.6,0.7,0.8的球壳大开孔结构进行了补强计算,对补强后的球壳大开孔平齐接管结构,选择其高应力区的若干截面,按照"分析设计"方法进行了应力强度评定.结果表明,按极限分析法和压力面积法进行补强后的结构按分析设计可以通过;随着D/δ的增大,接管有效厚度与最小厚度之比g值随之增加;时多数大开孔情况,利用极限分析法补强后的结构更安全.     

板翅式换热器正交接管封头塑性压力研究

针对板翅式换热器正交接管封头的强度设计问题,给出了基于比率塑性功曲率(Ratio plas-tic work curvature,RPWC)准则塑性压力计算方法,并利用弹性应力分析设计准则对封头在许用压力作用下的强度校核。对某工业封头的塑性压力及其许用压力算例分析表明,比率塑性功曲率峰值确定RPWC准则塑性压力具有唯一性,克服了两倍弹性斜率准则需凭经验选择变形参数的缺点;许用压力作用下的封头强度满足弹性应力分析设计准则。基于RPWC准则的方法是板翅式换热器正交接管封头塑性压力计算的有效方法。     

膜顶栓接沼气储罐罐顶结构修复与试验验证

膜顶栓接沼气储罐具有安装快速、防腐性能好、成本低等优点,但由于设计不当仍会出现失效问题,针对该类型储罐罐顶出现漏气、坍塌等问题,对该类型罐顶进行结构分析、寻找解决办法。利用Workbench建立罐顶有限元数值模型,分析设计工况下罐顶的应力、变形和罐顶处的螺栓强度;采用控制变量法进行罐顶结构分析,分析对比部件参数对应力、变形和螺栓强度的影响,并对罐顶进行修复与试验验证。结果表明:中心立柱高度是影响罐顶失效的主要因素,随着中心立柱的升高,内外膜施加的向心拉力减小,罐顶各部件应力、变形与螺栓强度得到了有效的控制。罐顶结构的修复提高了罐体整体的可靠性,为膜顶栓接沼气储罐的结构设计提供了思路。     

空冷器管箱接管的应力仿真分析

为帮助生产者避免因应力集中而出现接管断裂的情况,提出了一种基于有限元分析的弹性应力分析方法,对空冷器管箱接管进行强度分析。分析有限元仿真计算的结果,得出最大应力位于管箱接管的连接位置。同时,依据《ASME锅炉压力容器规范》对其进行了应力强度评定,验证了设计的安全性和合理性,并基于分析结果提出改进措施,为相关工程设计提供了参考依据。     

φ480高压球形容器塑性大应变应力分析及研究

本文在测试、爆破试验的基础上,运用轴对称结构塑性大变形问题的有限元法计算程序,研究带接管球壳承压后在接管部位的应力值、最大应力点的位置以及应力集中系数;采用Mises准则计算接管部位的局部屈服应力、接管部位和球壳的全面屈服压力;研究了接管部位和球壳的塑性区扩展情况、弹塑性和塑性阶段的应力分布和应力集中系数。本文还分析了容器的爆破试验和电算理论应力结果,探讨了受内压容器的破坏失效机理及爆破压力的计算方法。     

球壳大开孔内伸接管补强分析

球壳大开孔的补强设计中,相比于压力面积法和ASME法,有限法更直观和快速。建立一系列有限元模型,利用应力强度评定的方法,分析球壳大开孔内伸接管补强中接管内伸长度以及接管与球壳壁厚比t/T对补强效果的影响,结果表明:随着接管内伸长度的增长,局部薄膜应力逐渐减小,弯曲应力逐渐增大,一次应力加二次应力则先减小后又增大;随着接管厚度增加,局部薄膜应力、弯曲应力、一次应力加二次应力都逐渐减小,但减小的幅度下降;在模型下,接管内伸长度h2≤80mm、接管与球壳壁厚比1.5≤t/T≤2.7时,补强效果良好。     

卧式容器有限元分析及其结构优化设计

以Φ3750 mm/16 m多鞍座卧式压力容器为例,对结构进行设计及有限元强度分析。利用ABAQUS软件数值模拟了2种典型工况下容器应力和变形,对优化前后容器的强度和刚度进行分析及对比。计算结果表明,预紧工况和正常工作工况下,此卧式储罐的最危险位置均发生在筒体与法兰的焊接处,平盖处受力次之,有局部应力集中现象。通过优化卧式容器局部结构(平盖和筒体的钢板厚度),达到了减轻自重、提高强度和刚度的效果。     

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。     

多片叠合节流阀片的设计及应力分析

通过单片节流阀片力学模型,建立弯曲变形微分方程,利用边界条件得到阀片弯曲变形方程解,再借恒等变形得到阀片弯曲变形精确分析计算公式和弯曲变形系数.然后,通过对叠合阀片弯曲变形和最大应力的分析,得到多片叠合节流阀片当量厚度的计算公式及其所受最大应力与单片当量厚度阀片最大应力之间的关系,并定义阀片应力系数和厚度系数.在此基础上给出按设计厚度要求将节流阀片拆分为n片的设计原则.应用上述方法进行实例设计和应力分析,并利用ANSYSY软件进行仿真.对比结果表明,叠合式节流阀片的设计原则、当量厚度和应力计算方法是准确和有效的.     

大型立式储罐罐壁开孔补强应力分析

简述了大型储罐罐壁开孔补强的基本设计原则.对比JB/T 4736-2002《补强圈》标准中有关材料强度及厚度的要求,得出现有大型储罐的第一圈罐壁材料强度及厚度均不符合该标准要求.采用有限元数值计算模拟了储罐开口补强处分别在有无补强圈、不同开孔直径以及不同接管内伸长度时开孔周边的应力分布规律,并根据计算结果,对比分析储罐大开孔补强与小开孔补强的特性差异.分析了罐壁开口补强处的应力分布规律,并得出了相关结论,为储罐设计者合理设计开孔补强提供参考.