组合式爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

本文采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序,通过容器壳体与分布载荷(流场)耦合方法,对椭球封头圆柱形组合式爆炸容器在承受内部中心点爆炸作用的冲击载荷与壳体的动力学响应进行计算分析,并与实测结果进行了对比.结果表明,ANSYS/LS-DYNA程序模拟壳体的应变历程,具有较好的精度;模拟爆炸载荷则存在一定的差异.反射超压由中环面向极点方向顺序加载,峰值逐渐降低,而作用时间逐渐加长.其峰值在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加.最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低,在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加,在曲率最大处出现了一个较大的应力峰和最大压应力.轴向应变约为周向应变的1/2.容器结构在中环面和椭球壳极点处承受相对较大的载荷和应变,设计时应予以高度重视.     

柱形爆炸容器的振动特性研究

根据唐纳尔简化理论，推导了柱形爆炸容器固有频率的计算公式。在三次不同当量的化爆试验中，测量了容器爆心截面部位的环向应变，研究了应变的响应行为，对应变波形进行了频谱分析。     

圆柱形爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件对单层圆柱形爆炸容器内部中心点爆炸后冲击波的产生、传播和壳体动态响应进行了数值模拟。结果表明:爆心环面应变呈现出非严格一致的周期性消涨特征,应变在第一个1/4周期内就得到了最大值,而离开爆心环面筒体上其他点也出现了应变增长现象;爆炸容器封头顶点所受的载荷最大,是最易发生破坏的地方,侧壁与爆点所在横截面的交线也易破坏。     

柱形容器设计与爆炸载荷测试

在爆炸容器应用领域,爆炸载荷特征对容器的结构响应具有重要影响,是安全评估和工程设计的基础。因此获得比较准确、可靠的爆炸容器壁作用载荷分布情况具有重要的价值。本文设计了一台柱形爆炸容器以及用于测量爆炸载荷的应变式压杆压力传感器,进行了比例距离在0.1～0.2 m/kg1/3时容器内壁爆炸载荷的实验测试。结果表明:设计的柱形爆炸容器合理、安全;设计的应变式压杆压力传感器用于爆炸载荷测试是准确、可靠的。     

组合式爆炸容器联接螺栓的动力学分析

在分析螺栓受力状态的基础上 ,将一个承受内部中心点爆炸作用的螺栓联接三段组合式爆炸容器的各组合段和螺栓分别简化为刚体和弹簧 ,从而得到了一个三自由度弹簧 -质量系统。通过系统振动响应的分析研究 ,给出了联接螺栓的应变表达式。理论与实验结果的对比分析表明 ,螺栓的受力状态与容器的作用载荷以及联接刚度密切相关 ,对容器作用载荷的缓冲衰减并采用适当的方法降低法兰刚度是提高爆炸容器承载能力的重要途径     

爆炸容器法兰结构的有限元计算分析

利用ANSYS有限元分析软件,对法兰结构进行三维有限元计算,并采用对比试验验证了数值模拟的可靠性。数值计算给出了容器筒体发生塑性变形时法兰连接结构的详细的应力情况,得到以下结论：法兰张角是法兰系统整体强度和刚度的直观反映,可作为表示法兰失效的量化参数;法兰连接结构的最大应力出现在螺栓内侧及螺栓孔外侧靠筒体处;法兰环厚度是引起法兰结构受力变化最敏感的法兰尺寸,锥颈的宽度和法兰外径相对于法兰环厚度的变化对法兰强度的影响要小得多;螺栓孔中螺栓的位置和螺栓预紧力对孔周围的受力情况影响很大。这些结论为后续爆炸容器法兰结构设计及开展相关试验提供了可靠依据。     

爆炸容器卡箍式人孔门结构的有限元分析

利用有限元对某球形爆炸容器的卡箍式人孔门结构进行了强度分析.通过数值模拟计算,得到结构各部分的等效应力分布区域及大小,计算结果表明球形爆炸容器设计中,卡箍式人孔门结构是一种合理的设计结构,计算对爆炸容器的强度校核及人孔结构的优化设计有一定的指导意义.     

充砂爆炸容器动态响应的试验研究

通过试验研究了爆炸容器在充砂和空气两种环境下的动态响应规律,分析了填砂厚度、装药量对容器动态响应影响的机制,根据试验结果从装药密度、装药比例距离、容器壁厚与药径比三个方面分别提出了有利容器力学安全的临界值。试验结果表明：对与文中几何相似的钢质爆炸容器来说,当装药比例距离大于0．40m／kg^1/3。左右时,容器内填砂对其力学安全有利,即填砂情况下容器的环向应变峰值较大气环境下显著降低;从装药密度来说,当装药密度小于2．05kg／m^3时,容器内填砂对其力学安全有利;从容器厚度与药柱半径之比δ／RTNT,来说,当δ／RTNT值大于0．70时,容器内填砂对其力学安全有利。     

80gTNT当量爆炸容器的研制

以现行的压力容器国家和行业标准为依据,结合爆炸强动态载荷瞬间作用的特殊性,运用动力系数法设计了一个可以重复使用的柱形爆炸容器。实验结果证明,该容器设计合理,工作安全可靠。     

爆炸容器的工程设计方法及其应用

1　前言爆炸容器 (ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ -ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｖｅｓｓｅｌ)是一类特殊的密封压力容器[1] ,它能对其内部所发生的爆炸过程进行有效地约束 ,使爆炸产生的冲击波及破片被限制在容器内部 ,因此 ,它被广泛地运用于工业、国防及科研领域[2～ 5] 。如图 1所示 ,爆炸容器与一般压力容器最根本的区别就在于其内部作用载荷是瞬态的 (毫秒级 ) ,炸药在其中心爆炸 ,形成向四周传播的冲击波 ,冲击波到达容器内壁而受阻 ,便形成向容器中心反射的冲击波 ,该反射冲击波即是作用于容器内壁的瞬态载荷。因此 ,要设计一台爆炸容器 ,其前提就…     

某转台扭振动力学有限元仿真分析研究

以LS-DYNA为计算平台,对某转台建立齿轮传动系统有限元模型,提出中心差分法为核心算法与时频分析法相结合的方法,从而获得该转台的齿轮传动系统的扭振动力学响应,为转台设计提供帮助。应用时频分析法,考虑了齿轮与齿轮接触、轴承与轴系、支座之间的接触问题等非线性因素对齿轮传动系统的影响,使动力学响应计算精度更高。     

薄壁压力容器的有限元建模研究

按照经典力学理论,对于薄壁压力容器的应力分析,大都采用近似数值计算方法,而运用有限元等数值模拟技术,能比较快速、精确地获得工作状态下的应力数值的大小,以此对结构的设计和优化等提供有力的理论支撑。     

爆炸容器法兰变形试验研究与数值模拟

通过对爆炸容器法兰在准静态压力作用下的应力分布和变形情况的试验研究和数值模拟,得出如下结论：螺栓载荷和容器内压联合作用下的法兰产生偏转和翘曲变形,使得法兰结构应力和变形分布不均;改变法兰关键尺寸,如法兰环厚度、法兰外径、毂的长度等参数,对法兰变形的影响程度不同,其中改变法兰环厚度对法兰变形的影响更为显著。     

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。     

平贝母等级筛分机机架的有限元分析

机架是平贝母等级筛分机的主要承载部件,容易发生断裂,因此,在力学分析的基础上,建立平贝等级筛分机的实体模型,对机架进行结构静力学分析,校核其强度并找到最易断裂点。     

基于有限元分析的大型高压釜优化设计

高压釜是压力精炼的核心部件,基于有限元分析结果对一压力精炼用大型、复杂高压釜进行优化设计。首先以重量最小化为目标,建立高压釜优化设计的数学模型;然后应用前处理软件Hy-permesh和有限元软件Abaqus建立高压釜的三维有限元模型;其次基于力学知识和高压釜结构及承受载荷特点,构造优化算法,并应用构造的优化算法对高压釜进行优化设计;最后依据JB4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》中的应力限制对优化设计获得的高压釜进行安全评定。评定结果表明设计的高压釜能够满足安全需要。     

基于整体有限元应力分析的齿啮式快开压力容器设计

通过接触单元来数值模拟啮合齿的接触过程，建立了基于整体有限元应力分析和应力分类的齿啮式快开压力容器设计方法。大量工程设计表明，按该方法设计的容器满足结构强度和疲劳寿命要求。