从压力容器有限元分析结果中分解一次弯曲应力的一种方法

在压力容器分析设计中,如何将有限元分析得到的总应力场分解成规范中定义的各类应力是应用中最为关心且必须解决的关键问题。在深入分析基于一次结构的应力分类两步法的基础上,提出利用叠加原理构建一次结构的方法,该方法不必将原有限元模型分割为一次结构,而是根据结构与载荷特点通过适当的分步加载获得一次结构及相应的一次弯曲应力。以与筒体连接的平板封头为例,讨论该方法的实施步骤。与极限载荷分析结果进行比较,文中方法给出结果稍显保守。

准等强度原则下压力容器不连续区的优化设计

提出一种压力容器不连续区基于分析设计的准等强度设计原则。以高压球壳接管整体补强锻件为例,建立准等强度原则下的优化数学模型,利用有限元程序ANSYS提供的参数化设计语言APDL及优化模块OPT,进行优化计算,实现压力容器不连续区分析设计意义上的结构优化设计。

固定管板釜式重沸器斜锥壳过渡区的应力分析

根据抗拉刚度等效及抗弯刚度等效将换热器管束简化为当量圆筒以考察其对斜锥壳应力状况的影响,同时根据轴向载荷等效及泊松效应等效,对作用在管板布管限定圆内的压力载荷及作用在管束外表面的压力载荷进行了当量转换,建立了考虑管板及管束影响的斜锥壳应力分析简化模型.有限元计算结果表明,大端转角过渡区存在较大的弯曲应力.对一系列结构尺寸的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥壳大端转角过渡区基于分析设计的应力强度水平系数.

椭圆封头不连续应力的讨论

根据椭圆封头近似椭圆壳的真正几何形状，分析计算了椭圆封头的不连续应力．对 于标准椭圆封头，其近似椭圆壳的总应力在过渡区的内壁存在最大的经向拉应力σφｍａｘ，但 同时存在周向压应力；过渡区的外壁存在最大周向压应力σθｍａｘ但同时存在经向拉应力； 第三强度理论相当应力在过渡区的内壁存在最大值σ３ｍａｘ无论是σφｍａｘ。还是σθｍａｘ。其 值均随厚径比的增大而减小，其位置均随厚径比的减小而越靠近封头的联接边缘．与将椭 圆封头的近似椭圆壳作为椭圆壳处理的计算结果相比，封头近似椭圆壳的σφｍａｘ、σθｍａｘ、σｒ３ｍａｘ 均较小，且差异随厚径比的增大而增大，当厚径比为 ０．０４时，误差可达 １０％左右；封头近 似椭圆壳最大应力的位置一般更靠近联接边缘．

带翅片焊接超声波导波杆在高温管道壁厚在线检测中的应用

将与管道材料相同的导波杆以全焊透的形式垂直地焊接在管道的监测部位,导波杆端部采用翅片风冷,使端部温度降低到可以使用常规超声波探头及耦合剂进行测厚,以实现高温高压管道壁厚超声波监测。以不锈钢材料为例,对焊接导波杆的圆平板进行了测量,测量结果与壁厚实际值能较好地吻合。

子模型法在球罐应力分析中的应用

工程设计中常需要对大型球罐的支柱连接区进行详细的应力分析。由于球罐设计需考虑风载荷及地震载荷,有限元分析时需对整体的1/2建模,计算规模大,在一定计算机容量下,网格密度受限,使得支柱连接区很难得到较高计算精度的解。子模型技术是解决此类问题最为有效的手段。对一大型球罐采用壳单元对主体结构进行1/2建模,并应用壳到体的子模型技术对支柱连接区进行应力分析,探讨该技术在大型球罐应力分析中的适用性。分析表明,在有限的计算机资源下采用壳到体的子模型技术可得到精度较高的计算结果。

内压直管对称循环弯曲棘轮效应实验研究

利用多轴疲劳实验机及自行设计的准三点弯曲实验装置,对20钢直管在不同内压与不同循环弯曲载荷下进行棘轮应变测试。棘轮应变由应变计检测,直管径向变形由自行设计的径向位移引伸计检测。实验发现,内压直管在一定循环弯曲载荷作用下,将首先沿环向产生棘轮应变,随着载荷的增加,轴向也将产生棘轮应变,但较环向小。随着棘轮应变的产生,直管圆截面变为椭圆截面。无论是不同试件,还是同一试件的多载荷步实验,均发现相同内压下,循环弯曲载荷增大,棘轮应变速率增大;相同循环弯曲载荷下,内压增大,棘轮应变速率增大。多载荷步加载时,以往棘轮应变会降低应有的棘轮应变速率,尤其在较大的载荷下先发生棘轮应变后,这种影响十分明显。利用直管准三点弯曲实验装置,确定内压直管循环弯曲的棘轮边界。

防波板位置对罐车制动时防波效果的影响

利用FLUENT软件对罐车制动时液体的晃动情况进行了数值计算.以罐体在轴向受到的峰值冲击力为指标考察了防波板的不同安装位置对防波效果的影响.计算结果表明,防波板安装在罐体横截面顶端或足够靠近底端,均能有效地将罐体分割为几个腔室,抑制液面的晃动,减小峰值冲击力.充装系数大于0.7时,靠顶部安装的防波板防波效果更好.当充装系数很小(如k=0.5)时,足够靠近底端的防波板防波效果会更好.

各种封头的卧式容器不同液面高度体积计算

推导了各种封头形式的卧式容器不同液面高度的体积计算公式，编制了Ｑｕｉｃｋ－ＢＡＳＩＣ计算程序，可为卧式容器的设计和使用提供方便。

S30408碟形封头应变强化特性及极限载荷分析

利用磁性测量仪FMP30测量不同塑性应变量下S30408板状拉伸试件形变马氏体体积分数,确定形变马氏体体积分数与塑性应变的关系。测量某低温液体半挂车罐体内容器碟形封头上各区域的形变马氏体体积分数,并对马氏体体积分数沿经向的分布规律进行简化,据此推算封头各部位加工历史造成的塑性应变。根据封头各部位的塑性应变确定考虑加工历史时各部位材料的应力应变曲线,并通过非线性有限元计算确定结构的极限承载能力。与不考虑加工历史仅考虑真应力应变关系以及不考虑材料强化仅按弹性理想塑性材料计算的结果相比,得到以下结论:对于S30408碟形封头,考虑材料应变强化特征计算得到的垮塌载荷与极限载荷均明显高于按弹性理想塑性模型计算的结果。加工历史造成的应变强化对结构的垮塌载荷影响不大,但对按双切线法确定的极限载荷影响较大,可较明显地提高结构的极限载荷。

新形式下高等工科院校生产实习存在的问题与对策

本文探讨了新形势下高等工科院校生产实习面临的困难与存在的问题,提出在产学研基地建设的基础上,充分利用计算机仿真实习技术,并结合录像、现场参观等,在有效的实习经费及实习时间内增强实习效果,达到应有的实习的目的。

两侧等压时带隔板圆形截面压力容器应力分析

利用材料力学中的能量积分法 ,并考虑筒体与隔板的变形协调关系 。

吊带支撑低温储罐运输中随机振动分析

为了解决吊带支撑低温储罐在运输过程中易发生疲劳破坏的问题.按照低温储罐的实际尺寸制作了1/10大小的模型容器进行阻尼比测试试验,测得储罐的阻尼比.利用ANSYS有限元软件对DG56型吊带支撑低温储罐构建整体模型,通过模态分析得到其固有频率,采用模态叠加法,以路面位移功率谱密度为激励,对结构进行了随机振动分析.按照基于Gauss分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法对低温储罐进行了随机疲劳强度计算,结果表明结构的抗疲劳特性较差,对吊带进行加强后可满足运输要求.为吊带支撑结构的改进提供了理论依据.

大型球罐接管整体补强锻件的结构优化设计

根据基于分析设计的准等强度原则确定应力约束条件,以质量最小为优化目标,利用ANSYS的APDL语言进行参数化建模,利用ANSYS的OPT模块对球罐接管双锥段整体补强锻件进行了优化研究。对不同直径的球罐不同直径的接管在不同的压力条件下进行了优化计算,根据初步优化计算结果确定了锥角、过渡圆角半径,根据进一步优化计算的结果,整理了双锥段整体补强锻件两个半径尺寸,并以无量纲的形式绘制了曲线,可供设计时参考。

轴向移动温差作用下焦炭塔筒体循环塑性分析

对焦炭塔材料15Cr Mo R在20℃、200℃、300℃及400℃下进行单轴拉伸试验与单轴棘轮效应试验,利用OW-II随动强化模型对材料的棘轮应变进行预测,模型能较好地预测材料稳定段的棘轮应变率。运用动态坐标系法对焦炭塔进油及进水两种工况进行瞬态温度场分析,确定轴向移动温差及其特征量,为焦炭塔循环塑性分析确定简化的温差特征载荷。对焦炭塔筒体进油生焦及进水冷焦两种工况进行循环塑性分析,发现进油及进水轴向温差渐变范围下对齐时结构具有更大的棘轮应变率,内压循环的同时作用会增大结构的棘轮应变。通过参数化计算,确定焦炭塔结构的棘轮边界,当进水轴向温差高度较小时棘轮边界受内压循环的影响较大。

15CrMoR循环塑性分析与焦炭塔鼓胀开裂预测

对焦炭塔材料15CrMoR在20℃、200℃、300℃及400℃下进行了全寿命内循环塑性实验研究,得到了材料在不同温度、不同载荷水平下的棘轮应变率与低周疲劳寿命,拟合了棘轮应变率、低周疲劳寿命与无量纲循环载荷间的经验公式.根据焦炭塔在进油与进水冷焦两种轴向移动温差作用下的温度场及热应力场确定了结构的循环应力应变范围,进而确定了结构承受的交变应力幅、平均应力等循环载荷特征量.根据经验公式计算了焦炭塔筒体的棘轮应变率并预测了鼓胀变形量,利用棘轮效应-疲劳交互多损伤低周疲劳寿命预测模型实现了焦炭塔鼓胀开裂的预测.

固定管束釜式重沸器斜锥壳转角过渡区应力分析

对固定管束釜式重沸器的斜锥壳元件建立了简化力学模型,并进行了有限元分析计算,结果表明大端转角过渡区存在较大的弯曲应力。随后对一系列结构尺寸的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥壳大小端转角过渡区在各计算参数下基于分析设计的应力强度水平系数。结果表明,无论大端还是小端,应力强度水平系数随大小端直径比的增大及斜锥角的增大而增大。一次加二次应力的应力强度水平系数总是大端转角过渡区较大。而局部薄膜应力的应力强度水平系数当大小端直径之比较小时,小端较大;当大小端直径之比较大时,大端较大。

叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算法

以Chaboche随动强化模型为例,在M isses屈服准则及正交流动准则的前提下,推导了叠加型A rm-strong-F rederick(A-F)类随动强化模型塑性应变的数值计算法,联合利用四阶龙格-库塔法与径向返回法实现数值计算中的内部平衡迭代。同时推导了统一切向矩阵以便确定每一平衡迭代后的试算应变。利用AN SY S提供的U PF s将算法嵌入到AN SY S有限元程序,实现了叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算,并利用四边形单元模拟了单轴循环加载时的棘轮应变,计算结果能够很好地与实验值吻合。

“露露”易拉罐作为外压圆筒稳定性实验试件的可行性研究

"露露"易拉罐是一种薄壁圆筒,但由于存在纵向连接缝,破坏了结构的轴对称性。利用有限元法对有纵向连接缝的圆筒进行了特征值屈曲分析,计算结果与实验值能较好地吻合。对有、无纵向连接缝圆筒临界压力的有限元计算结果进行了比较,发现当主要考虑筒体的侧向失稳时,该连接缝对其失稳性能影响很小,可用做外压圆筒稳定性实验的试件。

内压弯管受对称面外弯曲时的棘轮应变有限元分析

利用有限元法 ,采用弹性理想塑性模型 ,对受对称面外弯曲的内压弯管进行循环塑性分析。计算结果表明 ,在一定载荷作用下 ,弯管中部两顶线与内缘线之间有较大的塑性应变累积 ,且塑性应变区域随加载次数增加而增大。分析发现 ,棘轮应变沿多个方向发生 ,但以径向与环向为主 ,棘轮应变可用等效塑性应变描述。通过计算不同载荷下棘轮应变速率 ,得出结构的棘轮应变边界。由于采用弹性理想塑性模型 ,棘轮应变速率恒定 ,所得棘轮应变边界偏于安全 。