压力容器多层封头的制造及试验研究

本文介绍了作者进行的一次多层蝶形封头的制造及试验研究。着重介绍该封头的结构型式及制造工艺,以及采用该封头的试验容器的设计、试验内容与方法。本文采用有限元法数值分析对封头进行应力分析计算,并用实测应力进行对比,将两种方法得到的应力数据,沿封头的经线方向绘成曲线。对比发现,两种曲线非常一致,最后进行的爆破试验,实际爆破压力比预计值为高。     

球形封头的应力分布研究

对一台压力容器的球形封头应力分布进行研究,在研究方法上采用理论分析、数值模拟和试验测定三者相结合的方式。在理论方面,通过薄膜理论计算球封头相应测试点的薄膜应力。在试验方面,采用电测法对其测点的应力进行了测定。在数值模拟方面,利用ANSYS软件对其应力进行数值模拟。对三种应力分析方法进行对比分析研究,探讨了球形封头的应力变化规律及其影响因素,验证了封头的应力计算方法,对压力容器封头应力的测定具有指导意义。     

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。     

基于反求修正模型技术的装载机板焊桥壳疲劳寿命分析

以装载机板焊驱动桥壳为研究对象,首先利用反求技术对所建有限元模型的关键部位进行修正,然后运用有限元分析软件ANSYS对其进行强度分析,并将强度分析的结果导入根据名义应力法和局部应力-应变法所编制的疲劳寿命计算软件中,对装载机板焊桥壳的疲劳寿命进行求解,所得结果与桥壳疲劳寿命台架试验数据较为接近,表明通过基于反求修正模型技术的装载机板焊桥壳疲劳寿命分析方法提高了有限元分析模型的精度,增加了分析数据的可靠性。     

扩孔工艺对复合材料气瓶强度的影响

扩孔工艺可以改善复合材料气瓶瓶肩堆积并影响气瓶强度。为了研究该影响规律,首先,通过对比多个气瓶封头厚度的计算方法,组合推出双公式法,该方法能够较准确地模拟气瓶封头纤维层厚度的变化;然后,利用有限元方法建立气瓶渐进损伤模型预测爆破压力,并利用爆破试验验证了模型的准确性。结果表明,适当的扩孔工艺能使封头上纤维厚度极值降低31.53%,且过渡更加均匀;爆破压力下,封头内胆上的Mises应力整体下降且在瓶口下降更为显著,Mises应力曲线更加平滑;气瓶整体极限承载能力提高2.68%。     

带夹套平板封头弹塑性有限元分析及优化

以带夹套平板封头为研究对象,建立了全实体结构、体-壳连接结构以及全壳结构的有限元模型,通过弹塑性有限元分析,得到了结构的应力和变形,并对不同建模方法的结果进行了比较,发现体-壳连接模型具有计算精度高、时间短的优点。应用分析设计方法并基于最优化理论对封头面板厚度进行优化设计,给出了最佳面板厚度。该研究对此类带夹套平板封头强度的设计具有一定的参考价值。     

采用三种应力分析方法的椭圆形封头应力分布研究

分别采用薄膜理论、ANSYS有限元数值模拟和电测法三种方法,对压力容器的椭圆形封头应力分布进行研究。通过薄膜理论计算椭圆封头相应测试点的薄膜应力,并采用电测法对其测点的应力进行测定,再利用ANSYS软件对其应力进行数值模拟。对三种应力分析方法进行对比分析研究,探讨了椭圆形封头的应力变化规律及影响因素,验证了封头应力计算方法的正确性,对压力容器封头应力的测定具有指导意义。     

基于残余应力修正疲劳强度原理的桥壳疲劳寿命分析

以装载机板焊驱动桥壳为研究对象,首先建立桥壳的有限元分析模型,然后运用有限元分析软件ANSYS对其进行强度分析,建立残余应力-疲劳强度修正数学模型,并将运用X射线残余应力测试技术测量所得的桥壳残余应力通过修正数学模型进行强度分析的结果修正,最后将强度修正结果导入根据基于残余应力修正的应力-寿命数学模型编制的名义应力法和局部应力应变法疲劳寿命计算软件中,对桥壳的疲劳寿命进行求解,所得结果与桥壳疲劳寿命台架试验数据较为接近,表明通过基于残余应力修正疲劳强度原理的装载机板焊桥壳疲劳寿命分析方法增加了分析数据的可靠性。     

3500m~3天然气球罐应力测试

35 0 0m3天然气球罐是上海 1998年重点实事工程。球罐设计压力P =1 5 3MPa ,球壳板材料为WEL -TEN6 10CF ,板厚 38mm。由于焊后不进行消除应力热处理 ,因此在气压试验前后对球壳板Y形焊缝、T形焊缝等部位进行了焊缝残余应力测试 ,在气压试验过程中对球壳板Y形焊缝、T形焊缝、赤道板支柱部位进行了应力应变测试。测试结果表明 ,经气压试验后焊缝残余应力有一定下降 ,应力应变测试表明球罐焊缝及热影响区没有出现明显的应力集中现象。球罐壳体的工作应力叠加残余应力的总和仍小于材料的屈服限 ,球罐在正常状态下运行是安全的     

压力容器球冠形中间封头的应力分析与设计方法

在我国压力容器标准GB 150.3—2011和JB 4732—1995中,圆柱形压力容器球冠形中间封头的设计方法给出了适用范围为压力p和材料许用应力S_m的比值p/S_m≥0.002的设计系数Q曲线。目前,该方法的适用范围已经不能满足设计的要求,工业界希望得到适用范围更广的设计方法。本文基于弹性薄壳理论,给出了圆柱壳连接球冠形中间封头的应力分析方法。考虑封头凹面受压p_1≠0或凸面受压p_2≠0两种极端情况,对其作应力分析,将设计曲线中p_i/S_m(i=1,2)的范围由≥0.002拓展至≥0.001,并通过有限元解验证了该设计方法的可靠性。     

A study of process and die design for ball valve forming from stainless steel tube

In this paper, two process and die design methods for ball valve forming from stainless steel tubes are compared: one is the tube hydroforming method (THFM), and the other is the tube nosing method (TNSM). Simulations on hydraulic expansion, axial feeding, and tube nosing of the ball shell forming with the two methods using the program DEFORM-3D are carried out. The influence of the two methods on workpiece formability and wall thickness distribution of ball valve forming is examined. A tube nosing experiment is carried out with a SUS304 stainless steel tube at room temperature. An accepted product of ball valve satisfying the industrial demand is obtained using TNSM.     

Research on ball valve and misaligned guide vane devices to improve the “S” characteristics of a pump turbine

“S”characteristics of a pump turbine may result in certain problems, such as excessive water hammer pressure, unstable no-load operation, and difficulty in synchronization. Accordingly, a new start-up strategy based on the partial opening of a ball valve is proposed, and the calculation model of the hydraulic transition process with misaligned guide vane devices (MGV) and a ball valve is established. The emergency shutdown and turbine start-up conditions are simulated and analyzed. The ball valve can more effectively reduce the maximum inlet pressure of the volute and increase the minimum inlet pressure of the draft tube during the shutdown process compared with the MGV devices. The newly proposed strategy can also effectively reduce the amplitude of pressure fluctuation at the volute and draft tube, shorten the synchronization time, and reduce the speed overshoot during the start-up process. The ball valve can effectively improve the operating quality of the unit in the S-shaped area.

     

球阀流量系数的研究

针对球阀中液流流动情况提出了计算球阀收缩系数μ的简化模型及流量系数计算方法,并进行了实验分析。     

液压型风力发电机组低电压穿越分层控制研究

为提高液压型风力发电机组的电网适应性和低电压穿越能力,针对机组低电压穿越过程中的能量调控问题,提出一种基于分层控制思想的低电压穿越控制方法,即设计出基于风力机调桨控制的顶层控制、基于变量马达摆角控制的中层控制和基于节流阀开度控制的底层控制。为实现机组在控制过程中多变量的协调控制,以风力机弃风最小、惯性储能最大和节流阀能耗最小为优化目标,采用二次规划算法对多目标控制律进行规划,得到了最优控制律。通过AMESim和MATLAB/Simulink软件对多目标控制策略进行仿真分析,利用液压型风力发电机组半物理试验平台对控制律进行了验证。结果表明,所提出的控制方法可以有效降低机组在低电压穿越过程中的剩余能量,降低对发电机的冲击,提高机组的适应性。     

Study on the design of ball valve based on elastic ring valve seat structure and fluid characteristics and fatigue strength

Aimed at the technical problems such as the influence of granular medium on spring pre-tightening force sealing, a new ball valve based on elastic ring valve seat structure is studied. The spring plate type valve seat structure is designed to cooperate with the ball core for sealing, and the blade spring coil is used to cooperate with the ball core for sealing in the spring plate type valve seat structure. Wherein the supporting back ring supports the blade leaf spring on the outer side to enhance and protect the role of the blade spring coil. The design without the spring cavity avoids the problem of sealing failure caused by medium entering into the spring cavity and affecting the compression spring, and avoids the situation that the valve seat can be sealed with the ball core by pre-tightening the compression spring, thus avoiding the problem of sealing failure caused by the valve seat sticking on the valve body. The mechanical and flow characteristics are studied and analyzed by the ball valve characteristic test system. The stem torque, unbalance torque, flow characteristics and flow coefficient variation at different nominal diameters are analyzed. The seal allowable squeeze stress and seal surface pressure are analyzed, and the seal is stable and reliable with the seal pressure meeting the seal design criteria. The fluid dynamics simulation analyzes the velocity, pressure and flow traces of the fluid flowing through the ball valve under three opening degrees: fully closed, half open and fully open, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet under different nominal diameters and the flow resistance coefficient curves. Static strength analysis was done for the ball core and spring plate seat structure to obtain the stress, displacement, strain and safety factor. The fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure was analyzed, and the total number of lives (cycles) and load factors were obtained, and the results show that the fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure is safe and the fatigue strength meets the requirements. Ball valve pressure test, low pressure sealing test and high pressure sealing test, valve body strength and ball valve sealing performance all meet the requirements.     

采用 Proces-Data A/S模块设计风力发电机液压系统测试平台

介绍了利用PD控制模块，结合P-NET现场总线的形式搭建液压测试平台。通过模拟风机运行的实际情况来测试传感器信号及电磁阀动作，以确保其安全性。     

音圈电机直驱水液压球阀的动态特性建模与仿真研究

音圈电机直驱水液压球阀由音圈电机和水液压球阀阀体两部分组成.电机轴与阀芯组件直接接触,所以阀芯组件受到的摩擦力、弹簧力、密封圈阻力和流体作用力等直接作用在电机上,是电机负载的一部分,而负载特性的不明确是限制直驱阀动态特性提升的因素之一.为了克服这个问题,对球阀进行了较为全面的数值和试验分析.在数值分析中,使用动量法计算...     

适用于中小型水轮机调速器的液压控制系统

该文介绍了一种适用于中小型水轮机调速器的液压控制系统，它由电磁方向阀和电液比例阀构成的并联系统完成自动调节控制。此系统采用标准液压元件，结构简单，维护方便。实验证明它能完全满足水轮机调速器液压控制系统的各项要求，并且由于采用开关阀和比例阀，大大提高了系统的抗油污能力，使系统可靠性增加。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

探索现代设计方法在液压元器件研发上的应用

采用现代设计方法,包括优化设计、计算机辅助设计、动态特性仿真和有限元分析对电磁换向球阀进行产品设计。根据优化设计结果,使用Pro/E进行结构设计,MATLAB软件进行动态特性仿真分析,ANSYS软件进行应力和变形分析。将设计与分析相结合,可使电磁换向球阀的设计方案在研发阶段得到完善,缩短产品研发周期,增强企业的竞争力,还可对其他液压元器件的研发设计、动态特性分析和可靠性分析起到指导和借鉴作用。