压力容器边缘强度的理论研究与实验分析

发布时间：2020-11-08 12:00

　　 压力容器的边缘强度问题是广泛研究的热点问题，其对于压力容器的强度有很大的影响。尤其是脆性材料制造的壳体、经受疲劳载荷或低温的壳体等，因对过高的不连续应力十分敏感，可能会导致壳体的疲劳失效或脆性破坏，因而在设计中应按有关规定计算并限制不连续应力。对于边缘应力的研究目前多采用力法，借助有力矩理论来求解边缘应力。这一方法理论上虽然思路清晰，但针对具体的问题分析起来相当复杂，所以在工程上并未得出许多有用解答，特别是对碟形封头，由于存在两个连接边缘—壳体与环形体、环形体与球面体边缘，问题就变得更加复杂了。目前未见推导出的解析解。本文采用计算机辅助分析软件ANSYS来求解边缘应力，此种方法比较简单，能很直观的分析边缘的应力。方便地得到我们所需的各向应力。 本文的主要研究工作如下： 1．借助有限元分析软件ANSYS对典型的压力容器边缘的有限元分析模型(我们采用球形封头的压力容器为例)进行边缘静力结构的数值模拟，得到了边缘的各向应力的分布云图。 2．对于有限元得到的应力进行分类，本文采用了等效线性化方法对我们得到的有限元结果进行了分类。分离出我们所需的总体薄膜应力，局部薄膜应力，弯曲应力，峰值应力。并借助ASME和JB4732-95我国分析设计标准对我们从有限元结果中分离出来的各类应力进行强度的验算和评定。 3．借助实验装置对压力容器的边缘应力进行测量。对在受压的情况下的压力容器进行了静态应变测试。得到了应变进而算得边缘应力。把实验得到的结果和我们在理论上及有限元的结果进行比较来验证我们的结论。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH49
【部分图文】：

亡的压力容器爆炸事故〔’一8，，就是小型液;核电站用反应堆压力容器如发生事故，重的后果。因此，防止压力容器发生事故首要的任务。为了使压力容器在确保安全便于制造、使用可靠和造价经济等目的，规范和技术条件对压力容器的设计、制造、必须遵守的规定。问题(或称边缘效应，不连续效应)是分移和转角)的问题。所谓连接边缘是容器边界上(通常指连接处的平行圆)在该处，必然出现两部分位移不同，而使连接的边固地连接着的，在连接处并非自由，一定力矩状态。下图所示为一个尿素合成塔装容器的边缘。

图2.4气罐的1/4模型图分析实体模型分析方法，在三维模型上施加对称位移约束、内力载荷后，求解可以得到各个应力分量的分布。施加在沿着纵向截开的对称截面上，同时底部截开位置也封头上表面施加均匀的表面拉应力载荷，载荷的大小按如在模型的4个内表面上。施加在水平线上的拉应力应该为:，==只/诬==，89’/4*23/二(135’一59’)/4MPa=17.68五石、23MPa施加在模型的4个内表面上。的简化后的分析模型，其约束的施加如下:

固定位移约束图2.5施加约束图5建立有限元网格模型采用的单元为:SOLID95，20节点3一D实体单元，每个节点具有3个自由度，坐标轴的3个移动。采取如上图的分析模型，采用自由网格和体扫掠划分方式有限元分析网格。结果分析应力主要包括:最大拉应力，第2主应力，最大压应力，Mises应力。八抽卜丫卜勿。乳黑
【引证文献】

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本文编号：2874751