高温高压多级降压调节阀强度可靠性研究

发布时间：2017-09-27 05:44

  本文关键词：高温高压多级降压调节阀强度可靠性研究

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【摘要】：在低碳经济背景下,高温高压阀门逐渐向轻量化高性能方向发展,长期在高温、高压环境下运行,其面临的强度可靠性问题更加突出。至今高温高压阀门小样本试验的预测与评价方法匮乏,其可靠度分析和预测方法的瓶颈难以逾越。本文针对高温高压阀门可靠性分析的难点问题,如长期运行过程中维护维修记录的短缺、试验条件的局限性、疲劳强度失效的危险性等,以高温高压多级降压调节阀为例进行以下可靠性分析研究:(1)基于FMECA方法对高温高压多级降压调节阀除驱动装置外的主体调节系统进行分析,确定产生疲劳强度失效的主要零部件,明确分析目标。采用应力-强度干涉理论建立高温高压多级降压调节阀疲劳强度的可靠性和寿命理论计算模型,分析零件尺寸、表面加工工艺、结构应力集中对疲劳极限的影响,同时考虑温度的影响,引入温度修正系数对高温下的疲劳极限值加以修正,使可靠性分析结果更精确。(2)采用Pro/E软件建立调节阀三维模型,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,对调节阀在高温高压工况下进行热-结构耦合分析,找出各零部件的危险部位,并确定其等效应力值。根据有限元软件仿真分析结果,结合调节阀可靠性理论模型,计算各零部件可靠度和规定可靠度下的可靠寿命。(3)在热-结构耦合分析基础上,根据材料的S-N曲线对零部件进行疲劳寿命分析,获得高温高压多级降压调节阀主要承压部件的疲劳寿命;通过分析各零部件的疲劳寿命灵敏度曲线,得到各零部件对调节阀系统疲劳强度失效的影响比重,进而在设计和使用阶段对影响比重较大的零部件进行结构优化和定时检修。通过以上研究为高温下阀门的强度可靠性研究提供参考依据。
【关键词】：可靠性 高温高压多级降压调节阀 FMECA 应力-强度干涉理论 仿真模拟 疲劳寿命 疲劳灵敏度
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 符号表12-14
• 第1 章绪论14-21
• 1.1 研究背景及研究意义14-15
• 1.1.1 研究背景14
• 1.1.2 研究意义14-15
• 1.2 多级降压调节阀简介15-17
• 1.3 可靠性理论研究现状17-19
• 1.4 调节阀可靠性研究现状与存在问题19
• 1.5 本文研究主要内容和主要问题19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第2 章高温高压多级降压调节阀可靠度数学模型建立21-36
• 2.1 高温高压多级降压调节阀的FMECA分析21-26
• 2.1.1 FMECA分析方法21-23
• 2.1.2 FMECA应用于多级降压调节阀23-26
• 2.2 基于应力-强度干涉理论可靠度分析26-34
• 2.2.1 应力-强度干涉的基本理论26-29
• 2.2.2 基于应力-强度干涉理论的常规可靠度计算模型29-31
• 2.2.3 考虑疲劳强度影响因素的可靠度分析31-33
• 2.2.4 调节阀可靠寿命计算模型33-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第3 章多级降压调节阀结构强度可靠度分析36-48
• 3.1 高温高压多级降压调节阀结构强度可靠性有限元分析36
• 3.2 调节阀不同开度下热-结构耦合强度分析36-42
• 3.2.1 材料的基本属性36-37
• 3.2.2 模型的建立与网格划分37-38
• 3.2.3 热分析边界条件处理38
• 3.2.4 热-结构耦合分析边界条件处理38-39
• 3.2.5 调节阀应力强度分析39-42
• 3.3 基于仿真模拟实验的调节阀疲劳可靠度和寿命计算42-47
• 3.3.1 零件疲劳极限的计算42-45
• 3.3.2 调节阀零部件疲劳可靠度计算45-46
• 3.3.3 调节阀零部件疲劳寿命计算46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4 章高温高压多级降压调节阀疲劳寿命有限元分析48-57
• 4.1 高温高压多级降压调节阀疲劳寿命分析48-55
• 4.1.1 基于ANSYS Workbench的疲劳寿命分析流程48-49
• 4.1.2 材料参数设置49-50
• 4.1.3 边界条件处理50-51
• 4.1.4 阀体疲劳仿真结果分析51-52
• 4.1.5 阀芯疲劳仿真结果分析52-54
• 4.1.6 套筒疲劳仿真结果分析54-55
• 4.2 高温高压多级降压调节阀可靠性灵敏度分析55-56
• 4.3 零件的优化改进措施56
• 4.4 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 解梦涛;陆山;陈养惠;;基于虚拟样机技术的航空发动机放气活门机构仿真及故障分析[J];航空动力学报;2016年01期

2 牛坡;杨玲;张引航;高博;李云伍;杨明金;;基于ANSYS Workbench的微耕机用旋耕弯刀有限元分析[J];西南大学学报(自然科学版);2015年12期

3 陈孝U，

本文编号：927965