基于屈曲分析的大型搪瓷拼装钢罐外压失稳性能分析

在搪瓷拼装储罐的实际工程建造中,由于国内缺少针对搪瓷拼装罐体外压结构设计的相关标准,在某些场合设计中存在缺陷,造成罐体失效案例的发生。因此,借助数值模拟方法,研究搪瓷拼装罐体与无缺陷钢罐的外压等效关系,基于等效关系探究不同外压工况下罐体的屈曲变形和罐体变形规律。仿真结果表明:在各种罐体承外压工况下,空罐状态承受外压时,罐体易出现外压失稳现象。而合理的钢板厚度设计、抗风圈设计能够有效提高罐体的抗变形性能。借助仿真分析结果对整体罐外压公式进行修正,得到搪瓷拼装罐外压设计方法,可为大型搪瓷拼装罐体外压结构设计提供参考,保证搪瓷拼装罐体的安全可靠。

不锈钢瓦斯管道外压失稳分析及优化

基于ANSYS静力屈曲分析和多目标拓扑优化,模拟了几种不同加强肋形状的不锈钢管在受到外压时的失稳临界载荷及变形状态;分析影响其外压稳定性的几个因素,并对相关参数进行优化计算,得到最佳壁厚值。

巨型薄壁水电站输水钢管抗外压失稳性能分析

将加劲巨型输水钢管分为管身段和加劲环管段,分析了随着钢管的巨型超薄化,其抗外压失稳性能的骤减特征,揭示了加劲环的型式、尺寸、布置间距及材料性能等因素对其抗外压失稳能力的影响,给出了加劲环的合理形式、尺寸及布置间距。

钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳数值模拟

关于钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)外压失稳的试验和理论分别在"钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳试验研究"和"钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳理论分析"中进行了详细的研究。由于失稳分析属于非线性、大变形问题,而对含初始几何缺陷 PSP 的稳定性进行理论计算更为复杂,本文基于大型有限元软件 ANSYS,采用特征值法和非线性法对 PSP 在外压载荷作用下的力学响应进行数值模拟,分别得到复合管的临界失稳压力和失稳模态;基准模型经特征值法分析得到临界失稳压力为0.97 MPa,经非线性法分析得到临界失稳压力为0.83 MPa;分析了边界支持和初始缺陷对复合管外压稳定性的影响,得到临界失稳压力和波纹数随长径比的变化关系。

钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳理论分析

钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)外压失稳试验研究提出了 PSP 外液压试验装置和试验方法,并进行了 PSP瞬时临界失稳压力和长时蠕变失稳压力的测量。为了进一步理解 PSP 的失稳现象和失稳的力学机理,提出了一个PSP 失稳压力预测力学模型,将 PSP 简化为四层正交各向异性层合管,用回字形模型推导出复合层弹性常数,根据唐奈扁壳理论建立 PSP 瞬时失稳临界压力力学模型。理论结果与试验值吻合较好,表明给出的计算模型可以较好预测复合管的失稳临界压力。进一步分析 PSP 设计参数与临界压力的关系,提出提高 PSP 失稳临界压力的措施。最后对 PSP 持久临界失稳压力进行了估算。

水电站巨型薄壁输水钢管外压失稳规律分析及优化设计方案

针对水电站输水钢管向巨型化发展的现状,分析了加劲钢管临界失稳时的外压承载力及失稳形态与管径、壁厚、加劲环形状、尺寸、布置间距及材料的力学性能之间的关系,揭示了其外压承载力骤减的主要影响因素及其骤减区间,给出了合理的加劲环形状、尺寸及最有效布置间距,提出了钢管各部位外压稳定与强度安全协调一致的优化设计方案。

氨合成塔内件外压失稳的原因及预防

通过典型事例,对氨合成塔内件外压失稳的原因进行分析,列举了失稳前系统可能出现的异常情况,提出了预防措施。

液压成形不锈钢波节换热管外压失稳与其尺寸关系的研究

将液压成形过程和外压失稳过程相结合,通过试验和数值模拟,研究液压成形不锈钢换热管的外压稳定性。结果表明,波节管的外压稳定性比原始直管高;通过试验和数值模拟分别得到的波节管失稳压力与波节高度的关系曲线数值和变化趋势相近,证明了数值模拟的合理性;初始间隙和过渡圆角半径对波节管的失稳压力有一定的影响,而过渡圆角半径对波节管失稳压力的影响程度取决于初始间隙的大小;为使成形后的波节管具有良好的综合性能,应尽量保证管件与模具之间的初始间隙足够小,并采用较大的过渡圆角半径。

启动过程对大膨胀比喷管外压失稳的影响研究

针对上面级发动机大膨胀比喷管高模试车时发生的外压失稳现象,进行了高模试车时的稳定工作和启动过程数值仿真和实验研究。结果表明:对于室压4.5MPa,环境压力87k Pa,喷管面积比70的上面级发动机,稳定工作时,喷管承受的是内压载荷,不会发生外压失稳;不预抽真空启动时,喷管内的流场建立过程所需的时间很短约0.4s,而试验舱的压力只能依靠发动机的引射而降低,从0.4s开始喷管承受较大的外压载荷,直至10s左右试验舱的压力低于喷管内壁压力,在较长时间内喷管一直承受外压载荷,很容易发生外压失稳;预抽真空启动时喷管在0.14s到0.42s时间段承受外压载荷,且只在0.14s到0.25s内承受的外压载荷较大,喷管承受外压载荷的时间很短,不会发生外压失稳;启动前抽真空是避免喷管发生外压失稳的一种有效手段。

易拉罐容器外压失稳实验装置设计与应用

针对现有容器外压失稳教学实验装置中存在的问题,创建一种利用多种易拉罐进行容器外压失稳实验装置。该实验装置体积小、重量轻、试件拆装方便、成本低,可根据需要选择内置或外置安装。实验结果表明,该装置不仅对筒体外压失稳临界压力的测量精度高,而且可直接观察到失稳现象。同时,实验装置的实验项目可以拓展,如选择不同材料和尺寸的易拉罐、设置加强圈等。实验装置满足了容器外压失稳实验的教学要求。

稳压器电加热元件外套管失稳分析

对外压载荷下稳压器电加热元件外套管进行了稳定性校核分析。利用常规设计中的公式法和图算法对外套管进行初始校核,比较了公式法和GB 150、ASME及俄罗斯Н-ППУ-01等标准得到的许用外压值,在参考成熟工程经验的同时,讨论了其中的差异,常规设计校核结果表明,外套管稳定性满足设计要求。在常规设计的基础上利用ANSYS有限元软件对套管外压稳定性进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,分析结果表明套管满足稳定性设计要求。进一步运用有限元软件分析了壁厚及不圆度等制造偏差对套管许用外压的影响,并对结果进行了讨论。

加劲巨型薄壁输水钢管外压临界失稳性能研究

通过研究加劲巨型薄壁输水钢管承受外压时的临界失稳状态,分析了其合理的加劲环形式、尺寸及布置间距,揭示了不同尺寸与布置间距的加劲环环管段在外压作用下临界失稳时存在藕合现象,并将耦合特性应用于加劲巨型薄壁钢管外压稳定优化设计。

加劲巨型薄壁输水钢管外压临界失稳性能研究

通过分析加劲巨型薄壁钢管管身段和环管段的外压临界失稳特性,同时根据工程应用实际,考虑了具有相同断面面积的矩形环和T形环对钢管临界失稳指标的影响,得出了加劲环间距采用0.1～0.6倍钢管内半径最为有效,加劲环厚度宜为1～1.5倍管壁厚度,适宜高厚比为5～20的结论,并指出不同尺寸与布置间距的加劲环管段外压临界失稳存在耦合特性.实例分析表明,使用文中介绍的方法进行加劲巨型薄壁输水钢管外压稳定优化设计可达到既经济又安全的目的.

外压管道失稳校核的工程设计探讨

基于压力容器设计标准GB/T 150、ASME ⅤⅢ-1中外压筒体壁厚图算法,结合石油化工装置工程设计实际案例,重点介绍典型外压工况的真空管道和夹套管道在设计工况和水压试验工况下壁厚计算选用的方法;针对904L、20号合金及镍基合金等特殊合金材料,综合比较SW6、PV DESKTOP、PCC RED BAG及CODEWARE COMPRESS几款计算软件优缺点后,给出工程设计中借助软件进行外压壁厚计算的建议,供管道设计者参考。

抽水蓄能电站压力管道钢衬失稳机理研究现状

埋藏式压力管道是抽水蓄能电站输水建筑物的重要组成部分。随着高内压、大直径管道被广泛应用,由外压引起的钢衬失稳破坏现象屡见不鲜。防止压力管道钢衬外压失稳是一个涉及勘察、设计、施工、运营全周期的系统难题,针对埋藏式压力管道在外压下的稳定性及失稳机理开展的研究具有重要的现实意义。介绍了埋藏式压力管道外压失稳的典型案例,对压力管道外压失稳的诱因进行了归纳,阐述了压力管道钢衬失稳的计算理论,并对适用于工程实践的钢衬外压失稳防治措施进行了总结。

椭圆度影响下金属波纹管柱失稳外压计算模型的建立与分析

金属波纹管柱相较于传统管材,由于其结构特征而具有良好的可塑性,故在长距离油气输送工程中被广泛应用并发挥着不可替代的作用。金属波纹管柱的安全稳定对油气管道工程的稳定运行具有重要意义,影响金属波纹管破坏强度的因素除了残余应力、管道轴向载荷外,其自身因素也必须予以考虑。美国API-5C3规范中讨论了金属管屈服强度、管径、壁厚对管道失稳外压的影响,但未把椭圆度作为一个影响因子进行讨论。实验及数值模拟证实,金属管的失稳外压随着椭圆度的增加而降低,有必要研究椭圆度对金属波纹管柱失稳外压的影响。

大型储罐外压稳定性

应用ANSYS有限元软件对某大型外压储罐进行屈曲分析,得到非线性屈曲分析的临界失稳外压只有特征值(或线性)屈曲分析结果的70%～80%,说明了线性屈曲分析不能用于工程实际。同时,研究了初始缺陷对非线性屈曲分析临界失稳外压的影响,发现缺陷大小与临界失稳外压成线性关系,因此标准规范中对大型储罐的设计制造误差提出了严格的要求。

管壳式换热器高效管最大承压能力试验研究

为提高产品能效及市场竞争力,针对外翅片内螺纹强化传热管的壁厚问题,通过试验与理论计算相结合对比的方式,对现使用的标准壁厚换热管进行内压爆破和外压失稳(可见的变形)试验以及拉伸试验,从试验以及理论计算的结果看,现有常规壁厚高效管的承压能力完全能满足目前一些用户高压工况的使用需求,不需要额外增加底壁厚。

钢丝缠绕增强复合管的外压研究

钢丝缠绕增强复合管(简称PSP)是一种性能优良的热塑性复合管道。它由高密度聚乙烯(HDPE)基体层和螺旋缠绕钢丝加强层组成。理论分析中基于Bai Yong等[4]的二维壳模型,考虑一阶剪切变形、平均壁厚修正和初始缺陷的影响,结合Halpin-Tsai模型对加强层进行简化处理,提出了管道在静水外压的屈曲理论。得到PSP复合管道的外压-椭圆度曲线。为了验证理论分析的正确性,采用ABAQUS有限元软件建立嵌入钢丝的管道外压模型,发现两种方法的结果吻合良好,验证了理论分析的正确性。通过在压力缸内泵水的方式对管道施加均布静水外压,测得管道发生局部屈曲的压力峰值,并与理论,有限元对比,发现三者吻合良好。

也谈响水电站钢管失稳原因

设计者在《水电站压力管道》信息网刊上发表了对"云贵响水电站地下埋管失稳破坏原因初步分析"的文章,文章对失稳破坏原因作了比较详细的记述和分析。本文作者曾数次参加该事故的调查和原因分析以及处理咨询工作,在上述文章分析的基础上,对钢管失稳破坏原因:钢板裂缝、外压折减和强度校核,作进一步的补充,供修复设计参考。