大型膨胀节的承载能力分析

发布时间：2020-07-18 13:25

【摘要】： 由于其良好的变形补偿能力,膨胀节广泛应用于石油、化工、电力等领域。随着工业生产规模的扩大,对大型膨胀节的需求也越来越多,在保证安全要求的前提下,如何更经济地设计膨胀节结构也就显得越来越重要。 本论文对大型膨胀节的承载能力等进行了有限元分析,目的在于考察目前膨胀节标准对大型膨胀节的适用性。 首先,建立了大型膨胀节有限元分析模型,分别对其在内压和位移载荷作用下的应力大小和分布进行了分析,并与膨胀节标准中的公式计算结果进行了对比。结果表明：对于超出现行国内膨胀节设计标准规定尺寸的大型膨胀节,其强度计算仍可以按照GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》进行。但是,膨胀节的公称直径越大,按标准进行强度设计的保守程度越小。 其次,应用有限元方法,就膨胀节直径与厚度对各项应力及极限承载能力的影响进行了一系列的对比分析。研究发现：随着膨胀节厚度的增加,其经向应力在压力载荷作用下逐渐减小,在位移载荷作用下逐渐增大。 最后,论文对大型薄壁带加强圈U形膨胀节进行了线性应力分析和极限载荷计算,并与无加强的U形膨胀节进行了对比。结果发现,加强圈的设置使得膨胀节的多数应力水平下降20%-80%,承载能力提高约3倍。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH136
【图文】：

择出合适的单元类型，可以既保证有限元计算精度又提高计算效率。而计算结果的准确性，就由单元形状的好坏与网格密度的疏密程度来保证。本章分析的大型膨胀节的有限元模型完全采用规则的四边形映射网格划分，如图2一9所示。川日图2一9大型U形波纹管的网格划分Fjg.2一 9MeshjngofthelargeU一 shapedbellows2.2.2.3边界条件和载荷形式在进行内压载荷分析时，将膨胀节上下边缘施加固定约束，在膨胀节内表面施加4.93MPa的压力(图2一10);在进行位移载荷分析时，将膨胀节下边缘施加固定约束，在膨胀节上边缘施加13.lmm(Y负方向)位移载荷(图2一11)。

图2一10受内压载荷作用的膨胀节Fig.2一 10InternalPressureloadingonthebellows图2一U受位移载荷作用的膨胀节Fig·2一 11DisPlacementloadingonthebellows2.2.2.4材料的机械性能本膨胀节选用常见的膨胀节制造材料一低合金钢16MnR制造。16MnR是我国压力容器行业使用量最大的钢板，具有良好的综合力学性能、制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器。根据JB4732一95《钢制压力容器一分析设计标准))可知，16MnR的弹性模量E=ZellPa，泊松比件=0.3。

第止章大型膨胀节的强度分析图2一10受内压载荷作用的膨胀节Fig.2一 10InternalPressureloadingonthebellows图2一U受位移载荷作用的膨胀节Fig·2一 11DisPlacementloadingonthebellows2.2.2.4材料的机械性能本膨胀节选用常见的膨胀节制造材料一低合金钢16MnR制造。16MnR是我国压力容器行业使用量最大的钢板，具有良好的综合力学性能、制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器。根据JB4732一95《钢制压力容器一分析设计标准))可知，16MnR的弹性模量E=ZellPa，泊松比件=0.3。

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 车艳亮;金属波纹管虚拟设计系统开发[D];燕山大学;2012年

本文编号：2760945