CNG气瓶弹性力学分析与形状优化

发布时间：2017-07-03 21:18

  本文关键词：CNG气瓶弹性力学分析与形状优化

  更多相关文章： 高压气瓶 薄壳理论 应力状态 结构优化 数值模拟

【摘要】：随着现代工业的发展，压力容器广泛应用于电力、石油化工、轻工、纺织、冶金、机械、交通、采矿、医药等行业部门及日常生活中。由于压力容器工作时承受不同的压力载荷及局部应力比较复杂、接触腐蚀性介质、高温或深冷等因素的共同作用，因此，压力容器是一种比较容易发生事故的特种设备。高压气瓶就是压力容器中的一种，也是容易发生事故的一种特种设备。为了保障人们的人身和财产安全，高压气瓶的失效研究具有非常重要的意义。高压气瓶的承压研究是高压气瓶失效研究的一个重要方面，对于高压气瓶的安全评定具有重要的意义。 本课题是CNG气瓶弹性力学分析与形状优化，其中包含高压气瓶的承压性能研究。本课题采用薄壳理论对球形底、碟形底高压气瓶的应力状态进行了理论推导，，并运用Abaqus有限元分析软件对CNG325-65-20型号球形底高压气瓶、CNG406-100-20型号碟形底高压气瓶和WZA267-70-15型号凹形底高压气瓶的承压性能进行了数值模拟。另外对高压气瓶的封头进行了结构尺寸方面的优化，使得WZA267-70-15型号高压气瓶的凹形底封头部分的受力变好，壁厚减薄，高压气瓶的整体重量减轻。
【关键词】：高压气瓶 薄壳理论 应力状态 结构优化 数值模拟
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH49
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 高压气瓶的发展9-11
• 1.2.1 钢质无缝气瓶的发展9-10
• 1.2.2 铝合金无缝气瓶的发展10
• 1.2.3 复合材料气瓶的发展10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 压力容器承压研究及结构优化12-13
• 1.5 课题来源及研究的目的和意义13-14
• 1.6 主要研究内容14-15
• 第2章 高压气瓶的应力分析15-38
• 2.1 薄壳理论概述15-18
• 2.1.1 无矩理论的基本方程15-18
• 2.1.2 无矩理论的应用条件18
• 2.2 高压气瓶筒体部分的应力分析18-20
• 2.3 球形封头的应力状态分析20-24
• 2.3.1 球形封头的无矩应力状态分析20
• 2.3.2 球形封头与筒体连接处的力学分析20-24
• 2.4 椭球形封头的应力状态分析24-27
• 2.4.1 椭球形封头的无矩应力状态分析24-26
• 2.4.2 椭球形封头与筒体连接处的应力分析26-27
• 2.5 碟形封头的力学分析27-34
• 2.5.1 壳Ⅰ的力学分析28
• 2.5.2 壳Ⅱ的力学分析28
• 2.5.3 壳Ⅰ和壳Ⅱ连接部分的力学分析28-31
• 2.5.4 碟形封头与筒体连接部分的力学分析31-34
• 2.6 瓶口部分的应力分析34-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 高压气瓶的有限元分析38-50
• 3.1 有限元简介38-39
• 3.1.1 有限元的基本思想38
• 3.1.2 有限元的基本计算步骤38-39
• 3.2 高压气瓶有限元分析39-49
• 3.2.1 建立有限元模型39-44
• 3.2.2 高压气瓶有限元计算结果44-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 凹形底封头的应力分析及优化50-57
• 4.1 凹形底封头的应力状态分析50-54
• 4.1.1 转角半径 R1对凹形底应力状态的影响51-52
• 4.1.2 着地段厚度 H1对凹形底部分的应力状态的影响52-53
• 4.1.3 底中心厚度 H2对凹形底部分应力状态的影响53-54
• 4.2 高压气瓶凹形底部分的结构优化54-56
• 4.2.1 ANSYS Workbench 介绍54-55
• 4.2.2 凹形底部分的结构优化55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果62-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：515250