基于PTFE矩形密封圈的高压容器密封结构设计

PTFE矩形密封圈具有耐化学性能好、截面稳定性高等优点,可以有效解决腐蚀性介质的密封问题。但在实际使用中,PTFE矩形密封圈及其适配沟槽的尺寸设计缺乏参考依据。针对上述问题,根据高压容器端面密封结构的形状与受力特征,在Ansys Workbench中建立PTFE矩形密封圈的二维轴对称模型,采用双线性等向强化模型表征PTFE的力学性能,对基于PTFE矩形密封圈的高压容器端面密封结构进行分析和设计,讨论压缩率、PTFE矩形密封圈几何参数和沟槽结构参数对高压容器端面密封性能的影响。结果表明,压缩率、矩形圈的高度和宽度以及矩形圈与沟槽侧壁的间隙对密封性能的影响较大,而内径对密封性能的影响较小,因而设计时应优先考虑沟槽深度、矩形圈的截面尺寸以及与沟槽的装配位置等参数。确定PTFE矩形密封圈及适配沟槽的尺寸后,采用有限元仿真手段验证了设计的密封结构在常温30 MPa高压下的密封性能,证实了设计的合理性。

基于遗传算法的大型矩形压力容器刚强度优化设计

为了解决矩形压力容器承压能力较差、应力状态较复杂、结构优化设计难度高的难题,利用遗传算法可自适应调整搜索方向这一特性,开展了某矩形特征水洞试验段的刚强度优化设计。厘清了该工程问题的约束条件,开展了结构初步设计,采用手动迭代开展了结构优化设计;并在完成参数化建模与仿真、构建代理模型、建立优化设计流程的基础上,基于遗传算法开展了该水洞试验段的结构优化设计。该方法与初步设计结果相比,减重34.98%;与手动迭代优化设计结果相比,减重10.49%。

基于ANSYS的矩形容器强度分析及结构优化

针对传统的矩形容器设计方法存在的局限性以及设计过于保守的弊端,提出了利用ANSYS分析软件对矩形截面容器结构进行强度分析和疲劳分析,并得到了该矩形容器结构应力分布规律,最大应力发生在筒体的倒圆角处且最大应力强度值为279.409 MPa。在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以矩形容器结构的质量最轻为目标函数,利用ANSYS优化模块对矩形容器结构进行优化分析,使得优化后质量降低18.86%,有效的降低了制造生产成本,提高企业经济效益。

基于极限载荷分析法的矩形容器结构优化

针对矩形容器常规计算时的局限性,笔者提出了基于极限载荷分析法的矩形容器结构优化方法。首先对矩形结构腔体进行了非线性有限元分析,采用牛顿迭代法得到最危险处的载荷-位移曲线,进而通过2倍弹性斜率法求得该结构的极限载荷值,结合正交试验设计法,考察主要参数筒体厚度、加强筋厚度、加强筋高度对结构极限载荷的影响。研究结果表明:加强筋厚度对极限载荷影响最大,其次是加强筋高度、筒体厚度,在满足结构极限承载能力与疲劳强度的基础上,最优方案矩形腔体结构质量减少了43.5%。该优化方法效果明显,为今后基于极限载荷的优化设计方法提供了参考。

压力容器矩形法兰设计计算

介绍了2种矩形法兰的设计计算方法,并对2种计算方法进行了比较。采用该方法设计计算的矩形法兰已成功应用于多台设备,通过压力试验及工业应用验证了矩形法兰设计计算方法的可靠性。

有限长矩形压力容器的应力分析法

对有限长承受内压的矩形压力容器，本文提出了同时考虑矩形容器６个面相互作用的分析计算方法。用所编制的程序计算了一个实际的矩形容器，得到了满意的结果。

有限长矩形压力容器侧板厚度计算方法的探讨

在平板叠加理论的基础上 ,建立了一个有限长对称矩形压力容器的设计模型 ,并推导出其侧板厚度的计算公式。通过实例说明 ,该公式可用于矩形容器的设计。

基于MATLAB的矩形截面压力容器优化设计

在GB 150—1998《钢制压力容器》标准上建立矩形截面容器筒体壁厚和刚性外加强圈的优化设计模型。该模型能够在满足设计标准应力校核情况下,使得制造加工筒体时所耗费的材料最少。运用MATLAB优化工具箱实现对设计的快速、精确求解,得出更为理想的设计方案。通过算例详细介绍了这种优化设计方法的实施过程,以供工程设计参考。

钢制矩形截面容器数值分析及应力测试试验研究

在化工行业中,压力容器主要以球形和圆柱形为主。但矩形截面容器具有制造简单、空间利用率高、传热效率高等优点,其在低压容器中应用日益广泛。文中针对钢制矩形截面容器,通过ANSYS软件对其进行有限元分析,进行应力强度计算及校核。同时开展应力测试试验研究,验证其在不同工况下设计的安全性。最后,将数值模拟结果与试验数据进行对比分析,证实了有限元分析结果的可靠性和分析设计方法的适用性,为钢制矩形截面容器分析设计提供相关技术参考。

海水淡化中试装置矩形容器应力测试试验研究

压力容器应力测试试验对于保证压力容器运行安全可靠具有重要的意义。矩形压力容器一般在外部采用加强筋提高承载能力,因此相较于圆柱形和球形容器受力复杂。针对某海水淡化中试装置矩形容器,采用电阻应变片电测法设计了一套应力测试试验数据采集系统,并对该矩形容器半水工况及运行工况进行了应力测试试验,得到了该矩形容器不同位置的Mises应力变化值及分布规律,最后根据测试应变数据进行了强度分析。结果表明:相比于半水工况,矩形容器在运行工况下Mises应力更大,且Mises应力最大值为247.09 MPa。该矩形容器受力危险点区域主要集中在壳体中部位置,壳体边缘应力较小。本研究可为工程中电阻应变片电测试验提供参考,同时也可为矩形容器优化设计提供参考。

大型钢制矩形常压容器有限元分析设计

海上平台大型矩形常压容器常用于淡水、柴油、工艺介质的存储。钢制焊接常压容器的常规设计可依据NB/T 47003.1—2009《钢制焊接常压容器》,但此规范只提供了有限的钢制矩形容器结构型式,限制了钢制矩形容器的结构设计。基于有限元常压矩形容器设计,根据工程实际需要进行了结构设计和三维建模,强度和刚度的分析计算显得更加直观且准确,提高了设计效率。同时对某大型矩形常压容器应用ANSYS/WORKBENCH有限元分析软件的设计计算过程进行了简介。

带内翅矩形容器的力学模型与受力分析

分析微槽道换热器等新型设备的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,建立了带内翅矩形容器的力学模型,并对其进行受力分析,导出了容器壁的挠度和内力的计算表达式。以板翅式换热器的单层通道为例,利用有限元方法进行了内翅结构尺寸对容器结构性能的影响分析。试验分析表明,应用带内翅矩形容器的力学模型进行带内翅矩形容器的挠度和内力分析,分析精度高,能满足工程需要,为新型设备的结构设计提供了一种有效的计算方法。

非标准矩形截面容器的应力分析和数值计算

具有四块拉撑板的矩形截面容器的应力计算,GB 150—1998不适用。针对其特殊结构,进行了受力分析,推导出理论计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比,结果表明,理论解与数值解吻合较好,从而为工程设计提供了可参照的方法。

基于ANSYS的矩形常压容器优化设计

利用有限元分析软件ANSYS对中间加隔板的矩形常压容器进行分析,充分考虑隔板和加强筋对设备本身强度的加强作用。以实际项目为例,对大型矩形常压容器的结构进行优化。将优化结果与常规设计相比较,表明新的设计方案较一般的设计准则有较明显的优势。

非标准带圆角矩形截面容器的应力分析与数值计算

矩形截面容器广泛应用于石油化工等领域,具有单拉撑加强的带圆角矩形截面容器属于非标容器。为了解决其应力计算问题,针对其特殊结构建立了理论计算模型并进行了应力分析,推导出了适于工程设计的应力计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比。结果表明:理论值与数值吻合较好;建立的有限元计算模型较为真实地反映了容器的受力情况;由此得出的应力分布规律较真实地反映了容器的应力分布,从而为工程设计提供了可参照的方法。

矩形蒸汽灭菌器强度数值模拟与试验研究

真空压力蒸汽灭菌器由于具有良好的灭菌性能,在医疗器械领域得到了日益广泛的应用。由于外加强带圆角矩形截面灭菌器结构特殊,GB 150—1998中规定的应力公式不能适用,需运用数值方法对其进行强度计算和校核。因此,在试验研究基础上,本文建立了一种具有较高精度的矩形灭菌器三维有限元模型,获得了灭菌器在设计压力下的应力分布结果。通过比较表明,有限元结果和试验结果吻合得较好,最大应力均发生在圆角附近区域。有限元结果为制定矩形截面灭菌器相关标准提供了一个参考依据。

矩形容器设计中应力和挠度计算系数的解析计算

根据矩形容器设计标准中给出的壁板应力计算系数α和挠度计算系数β值,进行了曲线拟合,得到了α和β的解析计算方法。本算法简化了设计计算中的查图求算,免去了查图的人为误差,提高了计算的精度和速度。

内压筒体周向开设矩形排孔的三维有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS Workbench对某内压筒体沿周向开设矩形排孔的结构进行有限元分析,得到该结构的应力分布状况和最高应力水平,并据标准对此结构进行了强度评定。分析结果表明,沿筒体轴向因开孔致应力集中的影响范围较小,而周向各接管开孔应力集中的影响互相叠加,其范围遍布筒体的整个周向,最大应力分布在各接管拐角和各接管与筒体的角焊缝处,故矩形接管的焊缝应全焊透且需进行表面渗透检测,以满足JB4730Ⅰ级合格标准,并避免安排在拐角处。

利用ANSYS对矩形疲劳容器进行有限元应力分析

文中介绍了一台矩形疲劳容器的应力分析,利用ANSYS建立了筒体和人孔装置两部分模型,将应力分类并对各类应力按JB4732标准的要求进行评定,结果显示,该矩形容器在规定的设计条件下的应力能够满足标准的要求。

矩形常压容器壁板高宽比对应力分布及壁板加强的影响

对不同高宽比的矩形常压容器壁板进行有限元应力计算,结果表明,随着高宽比不断增大,最高应力区由壁板底部向两侧转移,顶部应力逐渐变小且成为壁板最低应力区域。壁板中间马鞍形的较高应力区随高宽比的增大逐渐延伸至底部和两侧。壁板高宽比增大时,由于较高应力区下移,因此可减少壁板中上端的加强筋板布置。