船用柴油机SCR压力容器的应力分析与疲劳仿真

发布时间：2021-03-10 02:42

　　随着2016年国际海事组织（IMO）出台的《MARPOL73/78公约》附则IV中TIERIII阶段的实施,各国必须严格控制船舶类柴油机尾气中NOx的排放量,因此如何经济并有效地降低船用柴油机尾气中NOx的含量,已经成为船舶柴油机制造商必须面对和解决的问题。目前,船用柴油机的SCR系统是降低其尾气中NO_X含量的最有效手段之一,但由于船舶柴油机SCR系统中用作反应器的压力容器工况较为复杂,如果SCR压力容器在工作过程中高温腐蚀性气体发生泄漏,后果将十分严重,因此对船舶柴油机SCR压力容器进行正确应力分析和应力评定显得十分重要。本文针对某型船用SCR压力容器,先借助经典力学和有限元法对其进行结构应力分析和应力评定,随后研究支撑结构对该船用SCR压力容器应力分布的影响作用,最后对SCR压力容器的常见破坏形式——裂纹疲劳破坏进行了分析。具体研究工作内容如下:（1）分析了压力容器的封头、筒体分别在机械载荷和热载荷作用下的受力情况,给出理论解析公式;同时利用数值法对某型号SCR压力容器进行热机耦合计算并进行应力评定,证明了SCR压力容器的分析设计法比常规设计法更具优越性。（2... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 压力容器的基本结构
    1.3 SCR系统和压力容器研究现状
    1.4 压力容器设计标准介绍
    1.5 本文研究的主要内容
第2章 船用SCR压力容器的结构应力分析
    2.1 应力强度条件
    2.2 压力容器的设计方法
    2.3 结构机械应力计算
        2.3.1 圆柱壳的机械应力计算
        2.3.2 圆锥壳的机械应力计算
        2.3.3 球壳的机械应力计算
    2.4 结构热应力计算
        2.4.1 球壳的热应力计算
        2.4.2 圆柱壳和锥形壳的热应力计算
    2.5 基于顺序热机耦合法的应力评定
        2.5.1 结构参数
        2.5.2 有限元建模
        2.5.3 机械应力评定
        2.5.4 热机耦合应力评定
        2.5.5 间接耦合法和顺序耦合法的比较
        2.5.6 常规设计和分析设计的比较
    2.6 本章小结
第3章 鞍座结构对SCR压力容器受力情况的影响
    3.1 SCR压力容器受力模型
        3.1.1 双支撑SCR压力容器受力分析
        3.1.2 三支撑SCR压力容器受力分析
    3.2 支撑位置对SCR压力容器的影响
    3.3 鞍座高度对SCR压力容器的影响
        3.3.1 标准双鞍座结构计算
        3.3.2 不同鞍座高度下的热力耦合计算
    3.4 重力方向偏离角对SCR压力容器的影响
    3.5 本章小结
第4章 带裂纹的船用SCR压力容器筒体疲劳分析
    4.1 筒体裂纹的产生
        4.1.1 载荷分类
        4.1.2 SCR压力容器裂纹的产生与扩展
    4.2 疲劳分析理论基础
        4.2.1 金属材料的S—N曲线
        4.2.2 裂纹寿命的计算
    4.3 裂纹疲劳寿命的数值法计算
        4.3.1 数值分析法在疲劳寿命中的应用
        4.3.2 FEMFAT软件简介
    4.4 含裂纹的筒体有限元子模型
    4.5 裂纹几何参数对船用SCR压力容器的影响
    4.6 裂纹轴向角度对船用SCR压力容器的影响
    4.7 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
致谢



本文编号：3073916