充氢工艺对复合材料储氢气瓶残余应力的影响

温升是复合材料储氢气瓶充氢过程中十分重要的问题,由于温度场的不均匀和材料热膨胀系数的不同,热机械耦合效应必然存在。为了研究复合材料气瓶充氢时的热机械耦合效应,该文提出了流-热-固耦合分析方法。该方法先建立复合材料气瓶充氢过程的computational fluid dynamics (CFD)分析模型,采用该模型分析充氢过程气瓶的温度分布;再建立复合材料气瓶的热-机械耦合分析模型,将CFD模型获得的温度场输入到热机械耦合模型中,并施加位移和载荷边界条件,分析热-机械耦合效应,通过解析解和试验数据验证方法的可靠性和准确性。采用该方法研究充氢速率、充氢口位置和气瓶几何尺寸对温度场、应力场的影响,该文获得的结果将为复合材料储氢气瓶的设计和充氢工艺优化提供技术支持。     

超高压管式反应器端部结构应力场的数值模拟

基于大型通用有限元软件ANSYS,对发生疲劳断裂的超高压管式反应器的端部结构进行数值模拟,分析了其在过盈套合、自增强处理以及服役期间开停工循环载荷三种工况下的局部应力场.结果表明:三种工况下,端部结构在过盈套合边缘局部范围内均存在较高的轴向拉应力,且大于环向应力;局部轴向应力随套合过盈量和自增强压力的增加而增大;半径过盈量为0.05 mm时,开停工循环载荷下的局部轴向平均应力最大值可达86.71 MPa,轴向交变应力幅值最大值达到62.2 MPa,裂纹垂直于轴向扩展的推动力较大.模拟分析结果对端部结构失效破坏原因的分析及其设计改进有一定的指导意义.     

新型快开抗剪钢球密封结构研制

该文开发了一种高压容器新型端部密封结构,采用抗剪钢球代替了现有的抗剪元件。分析了其结构特点,并对抗剪钢球进行了强度计算。研制了一台试验容器,通过液压试验对结构强度及密封性能进行了验证。理论分析和试验研究表明该结构可适用于快开高压容器的端部密封。     

隔膜式蓄能器疲劳试验研究

隔膜式蓄能器是液压系统中的重要辅件,其橡胶隔膜的气密性和疲劳寿命直接影响着使用性能。文章通过模拟蓄能器真实工况条件,对隔膜式蓄能器进行了疲劳试验,分析比较了不同材质和结构型式橡胶隔膜的气密性和疲劳寿命,为液压系统中蓄能器隔膜的选材和结构设计提供了技术支撑。     

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。     

金属软管失稳分析及结构优化

金属软管在横向位移和内压作用下发生失稳后,承载能力大幅下降,影响管路系统的安全运行。本文对某DN300金属软管进行了失效分析,确定了其失效模式和失效原因,并有针对性的对相关结构参数调整后进行建模计算,最终获得不同几何参数金属软管在横向位移和内压作用下失稳载荷随几何参数的变化规律。结合曲线的变化趋势,优化该类金属软管的局部结构,为今后其设计和制造提供了理论支撑。