压力容器碟形封头焊接结构应力数值计算及安全评定

采用埋弧焊焊接制备SA-240M 304不锈钢碟形封头,建立简易有限元模型,采用刚体面偏置约束模拟碟形封头在工况条件下的应力场,并对危险区域的Mises等效应力进行计算和安全评定。结果表明:有限元模拟得到碟形封头长圆孔右侧圆弧中间区域的Mises等效应力最大,为危险区域,与由实测应变计算得到应力的相对误差仅为4.7%,验证模型准确;对危险区域沿应力分类线的法向应力进行等效线性化处理后得到一次薄膜应力、一次弯曲应力、峰值应力、二次弯曲应力分别为135.19,3.54,0.774,42.83 MPa,根据ASME VIII-2评定为安全。

大容积储氢气瓶铝管旋压收口成型技术研究

本文探讨了35MPa碳纤维全缠绕储氢气瓶385L大容积铝内胆铝管旋压收口成型技术。通过创新设计夹具卡爪和模具旋轮对大容积钢质气瓶旋压设备微改造,实现了大口径(406~720mm直径)铝合金内胆制造,在保证产品性能的同时,解决了产品封头筒身过渡段压痕、凸起问题,产品实测性能远超设计疲劳寿命≥11000次的要求。本文将详实介绍大口径铝管旋压收口设计的道次工艺参数制定方法,通过X/Z两轴联动走封头轨迹,制作与图纸封头曲线完全吻合的碟形封头的工艺方法。

标准椭圆封头对薄壁内压圆筒承载能力的影响

试验研究表明:与圆筒等厚的标准椭圆封头,可提高钢制薄壁内压短圆筒的承载能力;得到确定0Cr13不锈钢制薄壁内压短圆筒屈服压力和爆破压力的经验公式,以及区分内压长、短圆筒的临界长度计算公式.采用0Cr18Ni9Ti不锈钢制薄壁内压圆筒的爆破压力试验数据验证了文中公式的有效性和合理性.

内压作用下碟形封头压力容器的弹塑性屈曲行为分析

基于ABAQUS对受内压碟形封头压力容器进行弹塑性屈曲行为分析,通过非对称网格剖分技术诱发结构的屈曲行为,采用Riks算法捕捉完整的屈曲及后屈曲路径,分析屈曲载荷和屈曲形态。计算结果表明,在内压作用下薄壁压力容器过渡区域出现波状的分叉屈曲形态,随着加载过程的继续,过渡段将逐渐生成肉眼可视的褶皱。同时研究表明,屈曲载荷与屈曲形态对几何参数及物理参数都比较敏感。

碟形封头最佳几何形状的探讨

根据美国ＡＳＭＥ规范Ⅷ－１及我国ＧＢ１５０—１９９８《钢制压力容器》

适用于波浪能利用的低水头水轮机的试验研究

试验依托于碟形越浪式波能发电装置的研发。在前期已进行装置的水动力性能研究,并初步确定碟型装置的尺寸参数和水轮机模型试验装置及模型比尺的基础上,对曲面叶片式和轴流桨叶式两种水轮机的工作性能进行试验研究,观察不同的水力条件下水轮机的运动状况,分析和验证两种水轮机的水动力学性能,运用物理模型试验的方法探讨适应于低水头的水轮发电机组,为装置的海试以及其推广应用奠定基础。

封头的多点成形工艺分析和数值模拟研究

结合多道次成形和分段成形工艺方式,文章对封头的多点成形过程进行了工艺分析。通过对其成形过程的有限元数值模拟,研究了封头多道次成形和分段成形的成形规律,制定了封头的多点成形工艺,并进行了实验验证。结果表明,通过合理的成形工艺,可以用多点成形设备成形封头,并能得到良好的成形效果。

封头标准中球冠形封头结构尺寸的探讨

工程上作为容器的中间封头或端封头的球冠形封头,不论是从功能使用上看还是从受力分析角度,都应与所连接的容器圆筒或法兰一并考虑。以浮头式热交换器的浮头盖封头为例,对球冠形封头的结构尺寸及与容器圆筒焊接接头的坡口尺寸等相关问题进行了讨论,结果发现容器及封头标准中相关规定尚存在值得商榷的问题,制造工艺也应正确理解标准与施工图,以保证球冠形封头的制造与组装满足工程要求。建议相关标准进行完善,以指导工程的正确应用,保证容器的本质安全。

上农《火锅伴侣》的研制

上农《火锅伴侣》的主要原料是采用加工出口冻对虾时被摘下废弃的虾头，并辅以被誉为天然绿色食物源的螺旋藻等。虾头内有丰富的蛋白质、脑磷脂、卵磷脂、虾青素并含多种必需氨基酸。利用对虾头及螺旋藻的营养成分研制的风味营养食品──上农火锅伴侣，由于富含营养、味道鲜美、口感细腻，故制品营销二年来已得到消费者的青睐和认可。

基于ANSYS Workbench的球冠形封头与筒体连接处的应力分析

本文采用有限元模拟分析技术,借助于ANSYS Workbench,比较分析当筒体壁厚小于球冠形封头厚度时,在封头与筒体连接处设置或不设置直边段时,连接边缘的应力变化情况。通过分析实验结果,明确指出该情况下在其连接处设置直边段十分必要。

碟形封头与筒体连接结构的极限载荷分析

对某内压作用下薄壁容器的碟形封头与筒体连接结构进行了非线性有限元分析,采用了Newton-Raphson算法,得出了最危险点的载荷-位移曲线,进而通过两倍弹性斜率法得到了该结构的极限载荷值。采用正交设计法,研究了封头的壁厚、筒体的壁厚及封头的转角半径对连接结构极限载荷的影响。研究结果表明结构的最大应力位于碟形封头过渡区,对极限载荷的影响由大到小依次为封头壁厚、筒体壁厚以及封头的转角半径,为今后进一步的优化设计提供了依据。

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。

筒子染色机染缸碟形封头的可靠性优化设计

染缸的碟形封头对筒子染色机使用的安全可靠性有着极其重要的影响。以筒子染色机染缸碟形封头为研究对象,采用ANSYS Workbench软件对其进行参数化建模和有限元分析;通过灵敏度分析得到了影响其等效应力和总变形的关键参数,利用实验数据法和多目标驱动优化方法对封头的结构尺寸进行优化设计;建立考虑应力和变形相关性的可靠性计算模型,运用6西格玛设计准则和拉丁超立方体抽样方法,得到了最大等效应力和最大总变形的概率分布,得出了优化前后封头的可靠度,并且优化后可靠度有明显提高。

冷冲压S30408封头在应变强化容器中的应用研究

采用ANSYS/LS-DYNA建立了S30408封头冷冲压的数值计算模型,并通过试验验证了所建模型能够较准确地反映封头冷冲压过程。用该模型模拟了3种常用封头在冷冲压过程中产生的塑性变形,并分析了这3种常用封头在冲压过程中球冠区发生塑性变形及变形不同的原因。经冷冲压成形后,2∶1碟形封头在球冠区产生了充分而均匀的塑性变形,使封头球冠区得到了有效强化,屈服强度明显提高。说明在应变强化容器中,使用冷冲压的2∶1碟形封头,既可以免于封头成形后热处理,又解决了因封头厚度比筒体大,强化压力无法充分强化封头球冠区的问题。

碟形封头的几何参数和应力分析

分析了 GB150—1998《钢制压力容器》和 JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》对碟形封头几何参数的规定,给出两大标准中过渡圆弧规定值和理论计算值的差值随公称直径的变化曲线,表明后者对参数的制定要比前者科学合理。并用有限元软件 ANSYS 对两大标准同一公称直径下的碟形封头作了应力分析,分析表明,同一公称直径下的碟形封头的规定值和计算值的应力分布几乎相同,从承载能力考虑,GB150-1998的碟形封头对参数的制定优于 JB/T4746—2002对参数的制定。

一种大型薄壁碟形封头成形工艺优化

本文针对在实际生产大型薄壁碟形封头中遇到的成形缺陷问题,提出一种新的模具拉延筋设计方案,并利用非线性有限元软件Dynaform,采用大变形弹塑性有限元模型对06Cr19Ni10覬2380mm×5.6mm碟形封头进行了模拟计算,仿真结果表明了该模具拉延筋设计方案的有效性与实用性。

碟形封头在外压作用下的屈曲分析

采用有限元法分析了碟形封头在外压作用下的屈曲问题。通过静力学分析观察碟形封头内部的应力分布情况以判断封头发生屈曲的位置,并使用Newton-Raphson法和弧长法对封头进行非线性屈曲分析,追踪碟形封头发生屈曲失稳前后过程,获取其典型的结构特征。最后将稳定安全系数引入到有限元分析结果的处理中,从而得到可以在工程中应用的许用外压载荷。整个分析方法和结论对碟形封头的设计和校核具有实际的工程意义。

GB 150—1998、ASME Ⅷ-1和EN 13445标准中内压下凸形封头厚度计算的比较

GB 150—1998中给出了受内压(凹面受压)凸形封头的计算公式,同时规定了封头的有效厚度最小值,ASME UG-32篇中给出了受内压(凹面受压)凸形封头的计算公式,并规定了公式使用的范围,超出范围的情况下,按照强制性附录1补充设计公式中的相关公式计算,而EN13445中给出了三组厚度计算公式,取其中大者。三种压力容器规范计算方法上的处理有着明显的区别。

压力容器新型封头的研究

现行标准的椭圆形封头无法旋压成形,只能旋压形状相近,力学性能稍差的标准碟形封头来代替。由于成形减薄量的影响,标准椭圆形封头一般会比相连的筒体厚2mm。提出了与标准椭圆形封头以及标准碟形封头深度大致相等的椭圆弧加圆弧形封头,通过与标准椭圆形封头和标准碟形封头进行对比可知,椭圆弧加圆弧形封头力学性能优越,且与筒体厚度相等,与标准椭圆形封头相比,平均可节约15%材料,且成形更方便。

碟形封头几何计算

研讨了碟形封头几何特征方程、体积、表面积、质量、接管长度、下封头切线至裙座筒体上端距离和碟形封头的自动作图等问题 ,提供了关于碟形封头液位与体积的关系和在碟形封头上设置盘管等问题的参考文献 ,较完整地解决了碟形封头在设计。