应变强化型低温移动式容器强度与疲劳寿命有限元分析

发布时间：2017-05-05 20:14

  本文关键词：应变强化型低温移动式容器强度与疲劳寿命有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：应变强化技术运用于移动式低温液体运输车具有良好的经济性,但是经过应变强化处理后的罐车在使用过程中的安全性是工程界十分关心的问题。本文以应变强化型移动罐车的奥氏体不锈钢内容器为研究对象,采用有限元数值分析的方法,对内容器在静态操作、加速、减速、颠簸四个常见的运输工况下的结构强度,以及使用过程中结构不连续区的疲劳寿命进行了分析研究。得到的主要结论如下： (1)移动式容器内罐体在进行应变强化处理过程中,鼓胀变形主要发生在远离结构不连续区的筒节处。存在加强圈、支撑垫板等附件的筒节在整个应变强化过程中应变很小,没有明显的外形尺寸变化。 (2)对结构不连续区域的疲劳分析表明,由于应变强化后存在残余应力,接管区域以及封头和筒体过渡段的交变应力强度幅都小于奥氏体不锈钢的许用交变应力强度幅194MPa,均能满足容器反复充装过程中安全性。 (3)容器经过应变强化处理后,由于残余应力的存在,结构不连续区的交变应力强度幅要小于没有经过应变强化处理的交变应力强度幅,说明应变强化处理提高了这些区域的抗疲劳失效能力。 (4)经过应变强化工艺之后,移动罐车奥氏体不锈钢内罐体在四种常见的工况下,筒体部分跨中截面应力在220MPa左右,封头部分平均应力在130MPa左右,都小于应变强化使材料许用应力提高到273MPa之后的强度要求。上下支撑的结构不连续区域产生局部过大峰值应力,一些部位的Tresca应力值超过了273MPa。借助分析设计的方法,对这些应力较大截面进行应力分类校核,结果能够满足分析设计强度要求。
【关键词】：应变强化 移动式容器 有限元分析 结构强度 疲劳寿命
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH49
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 奥氏体不锈钢应变强化技术10-11
• 1.3 低温移动式压力容器11-13
• 1.3.1 移动式压力容器的分类12
• 1.3.2 低温移动式容器贮罐的几何结构12-13
• 1.4 国内外研究现状13-14
• 1.5 有限元数值分析方法14-16
• 1.5.1 有限单元法14-15
• 1.5.2 ANSYS软件介绍15-16
• 1.6 研究内容和技术路线16-17
• 1.6.1 研究内容16
• 1.6.2 研究方法16-17
• 第二章 移动式容器应变强化过程的有限元数值分析17-28
• 2.1 前言17
• 2.2 移动式容器内罐体有限元分析模型的建立17-21
• 2.2.1 容器的结构参数17
• 2.2.2 容器钢板的材料参数17-18
• 2.2.3 有限元分析前处理18-21
• 2.2.4 应变强化计算过程以及边界条件假设21
• 2.3 内罐体在强化压力下的有限元分析21-23
• 2.4 内罐体强化压力卸载后的有限元分析23-25
• 2.5 内罐体重新加载到工作压力后的有限元分析25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 结构不连续区的疲劳强度分析28-43
• 3.1 前言28-29
• 3.1.1 疲劳分析的相关假设28
• 3.1.2 疲劳分析方法28-29
• 3.2 疲劳强度计算与分析29-32
• 3.2.1 疲劳计算模型及计算说明29-30
• 3.2.2 疲劳分析部位在交变应力区间下的应力强度30-32
• 3.3 工艺人孔焊接区疲劳强度分析32-38
• 3.3.1 强化压力卸载后工艺人孔焊接区的应力分析33-35
• 3.3.2 重新加载到工作压力下工艺人孔焊接区的应力分析35-37
• 3.3.3 工艺人孔焊接区弹塑性对比分析结果37
• 3.3.4 工艺人孔焊接区疲劳寿命评定37-38
• 3.4 封头与筒体连接过渡段的疲劳强度分析38-41
• 3.4.1 强化压力卸载后封头筒体过渡段的应力分析38-39
• 3.4.2 重新加载到工作压力下封头筒体过渡段的应力分析39-40
• 3.4.3 封头筒体过渡段对比弹塑性分析结果40-41
• 3.4.4 封头与筒体过渡段的疲劳寿命评定41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 应变强化型移动式容器在不同工况下的强度分析43-58
• 4.1 前言43
• 4.2 四种工况下的边界条件说明43-46
• 4.3 不同运输工况下数值模拟分析46-49
• 4.3.1 静态操作工况下有限元分析46-47
• 4.3.2 以1g加速度颠簸上冲工况下有限元分析47
• 4.3.3 以2g加速度行驶工况下有限元计算结果47-48
• 4.3.4 以加速度g作减速制动时有限元计算结果48-49
• 4.4 计算结果讨论与分析49-56
• 4.4.1 强度校核依据49-50
• 4.4.2 对上支撑的应力强度分析50-53
• 4.4.3 下支撑应力强度分析53-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李兆慈,徐烈,张洁,孙恒;LNG槽车贮槽绝热结构设计[J];天然气工业;2004年02期

2 葛军龙,陈连善;气液两用槽车设计制造中应着重考虑的一些问题[J];深冷技术;2005年04期

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本文编号：347033