Stress Analysis of Thin-Walled Pressure Vessels

This paper discusses the stresses developed in a thin-walled pressure vessels. Pressure vessels (cylindrical or spherical) are designed to hold gases or liquids at a pressure substantially higher than the ambient pressure. Equations of static equilibrium along with the free body diagrams will be used to determine the normal stresses in the circumferential or hoop direction and in the longitudinal or axial direction. A case study of internal pressure developed in a soda can was determined by measuring the elastic strains of the surface of the soda can through strain gages attached to the can and connected to Strain indicator Vishay model 3800.

基于合理近似和求解方程思路的外压容器壁厚设计方法

现行《化工设备机械基础》教材中外压容器的设计包括“解析法”和“图算法”两种方法,但这两种方法均需要预先假设筒体的名义壁厚δ_(n),再代入公式或利用算图完成后续设计,直到许用外压[p]不小于设计外压p_(c)且尽量接近为止。初始猜测的名义壁厚很难一次性满足要求,存在有余和不足的问题,尤其是缺少经验的初学者,需要不断试差,重复繁琐的操作才能完成设计。本文利用合理近似和解方程的方法直接得到有效壁厚δe,进而求取名义壁厚δ_(n),可大幅度简化外压容器设计计算。

关于压力容器外伴管固定结构的优化设计与其制造工艺的改良

介绍了压力容器外部伴热的外伴管固定结构优化设计,并通过对其加工制造工艺技术进行了深入研究,明确了制造工艺流程,探讨存在的问题及优化的可能性,并结合实际案例,提出改进措施和新的应用策略。实践验证了这些优化方法在提高工作效率、保证加工精度、降低生产成本等方面的显著效果。

外压容器失稳实验装置的设计与应用

设计研制了一种新型外压容器失稳实验装置,用于测量外压容器失稳时的临界压力值。介绍了该装置的主要结构、密封部件、工作原理及其操作应用,运用ANSYS软件对该装置的密封部件进行了分析计算和强度校核。实践表明,该装置的密封部件性能良好可靠,可完成容器在真空状态和外压状态两种工况下的失稳。

浮式生产储油卸油装置上压力容器外部载荷及疲劳分析

压力容器是浮式生产储油卸油装置(FPSO)上的重要组成部分。由于海洋环境比陆地环境复杂,FPSO上的压力容器与陆地上静设备在外部载荷的考虑上有很大的不同。在现有压力容器相关资料中,少有提及到FPSO上的压力容器外部载荷的计算。介绍了如何考虑FPSO上压力容器的外部载荷,并以1台典型的卧式设备为例,重点介绍了通过公式法对支撑及焊缝进行疲劳校核,可为FPSO上压力容器的设计提供参考。

基于模糊可靠度的薄壁外压容器稳定性设计

应用数理统计方法,对钢制薄壁外压球形封头稳定性的不确定性特征进行分析。基于信息熵中模糊性度量与随机性度量相等可实现模糊变量等效随机变量的原理,将钢制薄壁外压容器的模糊临界失稳强度和模糊载荷分别等效为随机强度和随机载荷,讨论按我国标准设计与制造的钢制薄壁外压容器稳定性的模糊可靠度;从控制钢制薄壁外压容器稳定性在正常操作与压力试验时模糊可靠度的角度,对其稳定性安全系数、外压试验压力系数与超压限制系数进行探索。研究表明,(1)薄壁外压球形封头临界失稳强度的实测值与理论预测值之比,是基本符合正态分布的模糊变量。(2)在保持外压差的气压与液压试验时,薄壁外压球形封头稳定性的模糊可靠度分别为0.999 998 714与0.999 998 708;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度分别为0.999 999 999 999 997 94与0.999 999 999 999 997 85。在正常操作时,薄壁外压球形封头稳定性的模糊可靠度为0.999 998 631;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度为0.999 999 999 999 981 3。(3)从等可靠度的观点认为,薄壁外压球形容器稳定性的模糊可靠度在气压与液压外压试验时应分别不低于0.999 998 714与0.999 990 226,在正常操作时应不低于0.999 998 631;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度在气压与液压外压试验时应分别不低于0.999 999 991 40与0.999 990 226,在正常操作时应不低于0.999 999 991 40。(4)薄壁外压球形容器稳定安全系数应不小于14.53;薄壁外压圆筒稳定性安全系数应不小于2.30。(5)薄壁外压球形容器试验压力系数在气压外压试验时等于1.00,在液压外压试验时应不小于1.04但不大于1.30;薄壁外压圆筒试验压力系数在气压外压试验时应不小于1.04但不大于1.19,在液压外压试验时应不小于1.04但不大于1.42。(6)在气压与液压外压试验时,薄壁外压球形容器的超压限制系数在失稳失效准则下应分别不大于0.068 82与0.089 62,薄壁外压圆筒的超压限制系数在失稳失效准则下应分别不大于0.517 78与0.620 26。

深海耐压仪器舱的设计

结合海底地热流探测设备工作环境的需要,介绍了深海耐压仪器舱的设计过程,重点解决了耐压、水密和防腐蚀三个问题,并进行了压力试验和海上试验,能够满足4000m水深的使用要求。

泄爆外部压力变化特性的影响因素

为了研究可燃性气体爆炸泄爆过程中,不同因素对容器外部压力变化特性的影响,利用0.022和0.113 m3 2个球形容器进行了一系列实验.实验结果给出了不同容器容积、泄爆面积、容器结构和形式条件下容器外部压力发展历史：容器容积减小,会导致泄爆容器外部的峰值压力增大,压力变化更为迅速,持续冲击时间减小;泄爆口直径在0～0.04 m范围内增加,容器外部最大压力上升速率及峰值压力均相应增大,呈现上升的趋势但非线性,存在一个增加程度先减小后增大的驻点;容器结构和形式对泄爆过程产生显著的影响,相对于单个容器,连通容器外部峰值压力、最大压力上升速率均有较大提高;连通容器泄爆时,跟大容器泄爆相比,小容积泄爆外部最大峰值压力较大,最大压力上升速率较小.

纤维缠绕复合材料气瓶内衬的屈曲分析

为深入了解纤维缠绕复合材料气瓶的内衬屈曲情况,基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法对纤维缠绕复合材料气瓶的金属内衬结构进行屈曲分析,建立了复合气瓶内衬结构的有限元模型,采用特征值法分析得出内衬1~10阶的屈曲模态,并利用非线性稳定法绘出内衬位移量随外压变化曲线.结果表明,计算得到的内衬临界失稳外压为0.199 MPa,与复合气瓶内衬外压试验结果相符合,证实了本文对于复合气瓶内衬屈曲分析的可靠性.

压力容器外部冷却非加热实验研究

压力容器外部冷却(ERVC)作为一项重要的严重事故缓解策略,可以将事故进程终结在压力容器内,实现熔融物堆内滞留(IVR)。但在核电厂应用ERVC策略之前,需要对其流动和传热过程进行实验研究。本实验采用1∶1模拟循环高度的切片实验装置模拟中国改进型三环路压水堆(CPR1000)压力容器外部冷却两相自然循环过程,研究其外部冷却流道结构及尺寸对外部冷却流动的影响。实验结果表明:进出口面积、贯穿件及保温层结构等对外部流动存在着不同程度的影响,其中进出口面积对循环流量的影响是主要的,但贯穿件对传热现象的影响需要进一步的分析和验证。试验中注气流量与回路循环流量的最大测量误差分别为12.9%和3.4%。

外压容器稳定性教学实验装置研制

为满足过程装备与控制工程专业实验教学的需要,研制了专用的新型外压容器稳定性教学实验装置,并配套开发了相关的仪器和测试软件。介绍了装置的设计思路、工作原理、使用性能。应用表明,该装置具有操作简便、稳定度高等优点,能很好满足实验教学要求。

外压容器临界载荷特性研究

外压容器的稳定性一直是工程界比较关心的课题。对于长圆筒其临界压力具有精确的理论解,而对于短圆筒其失稳的临界压力及波数只具有工程近似解。重点研究了长、短圆筒的有效长度,并建议采用有限元技术来确定短圆筒的临界压力及失稳波数。利用有限元技术可以一次性准确获得短圆筒的临界压力及失稳波数,为外压容器的设计提供可靠依据。

深海探测和救援潜艇中钛制外压容器的失稳分析

深海探测和救援潜艇的优劣 ,代表一个国家在这方面的水平 ,系统分析日本SHLNKAI 2 0 0 0深海深测潜艇中钛制外压容器的试验研究结果 ,证明美国Krenzke的修正公式与试验结果基本一致 .

外压容器设计方法及数值计算

介绍了图算法的改进和2007版ASMEⅧ-2中对外压容器设计的修改,运用数值计算软件ANSYS进行特征值屈曲分析,研究外压容器设计中内径因素对临界压力的影响.结果表明,随着内径增大,临界应力先是迅速减小,接着缓慢增大,最后缓慢减小.

深海无人探测外压容器的优化设计及稳定性分析

利用有限元方法系统分析日本钛制万米深海无人探测容器(Shinkai)的外形及材料优化,计算了弹性与塑性情况容器失稳时的临界应力.结果表明容器加强肋的微小变化以及复合材料铺层方式的改变可使由钛-复合材料(CFRP)组成的三明治式压力容器比全钛合金制压力容器的比强度增加22.5%,容器的破坏主要由塑性失稳控制.

外压自增强圆筒的设计计算方法

基于特雷斯卡(Tresca)屈服条件,在导出外压圆筒弹-塑性应力解析解的基础上,建立了外压自增强圆筒基本理论,进而提出了相应的设计计算方法。结果表明,虽然外压圆筒的弹性及弹-塑性应力解析解与内压圆筒不同,自增强处理后的残余应力也不同,但外压与内压圆筒的残余应力的当量应力、操作压力引起的弹性应力的当量应力、总应力的当量应力及弹-塑性应力的当量应力均相等,从而导致外压圆筒自增强与内压圆筒自增强的许多结果在形式上一样。

设计型外压容器失稳实验研究

针对传统验证型外压容器失稳实验不足,开发一种设计型的外压容器失稳实验。通过在容器中安置一套带内加强板的可调节支撑装置,由学生自己设计调节方案,实现在不同加强结构形式下与实验对应的临界失稳压力和形态,根据实验结果验证其方案的可靠性。实际教学效果表明,开发的设计型实验更能激发学生的主观能动性,增强其动手能力和创新思维,可作为相关实验教学改革参考。

各国压力容器标准中外压圆筒的计算及数值计算屈曲和弹塑性分析

通过比较GB150-1998、ASMEⅧ-1、ASMEⅧ-2(2007)、EN13445-3(2009)、AD-2000和гост14249中外压圆筒的计算,利用Ansys软件做屈曲和弹塑性分析。结果表明,GB150-1998中外压圆筒的计算方法偏于保守。

接管弯矩作用下容器极限载荷研究

对圆柱形容器在接管外载荷作用下的塑性极限载荷进行了研究。用 2台容器进行试验 ,并将试验结果与三维有限元数值模拟结果进行比较。研究表明上述 2种方法获得的接管塑性极限载荷基本一致 ,均可用于确定设备接管的塑性极限外载荷 。

外压圆筒临界失稳压力的概率分布

应用数理统计方法对钢制薄壁外压圆筒的临界失稳压力进行分析 ,得到如下结论 :①在显著度为 5 %时 ,描述临界失稳压力实测值与预测值之比的随机变量符合正态分布。②在置信度为99%时 ,该随机变量分布参数为 ,均值 μr=0 .95 79,标准差Sr=0 .110 9,变异系数Cr=0 .115 8。