烧结炉压力容器的应力分析与可靠性分析

发布时间：2017-10-08 02:14

  本文关键词：烧结炉压力容器的应力分析与可靠性分析

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【摘要】：随着近代工业的发展，过程装备的应用范围正日益广泛。烧结炉作为主要的过程装备主要用于固体或者液体的传热和反应。由于过程装备工作条件的特殊性，导致其压力以及温度通常较高。传统压力容器的设计方式逐渐不能完全确保其工作稳定。压力容器的传统设计方法以安全系数法为主要理论。为了保证安全，，安全系数的取值一般较大，但是高的安全系数和高的安全度是不完全等同的。所以对其进行应力分析和可靠性分析势在必行。本文首先对压力容器设计方案进行了分析，通过分析其典型的设计方法对以烧结炉为代表的典型内压容器进行了应力分析；依据概率分析方法中的二阶矩法，结合有限元设计方法对经典的内压壳体及其不连续部分的可靠性分析进行了研究；根据应力分析结果及可靠性分析结果对烧结炉压力容器进行了优化，使烧结炉的应力以及结构有了很大改善。 本文基于无力矩理论基本方程、弹塑性力学和弹性平板的小挠度理论，得出内压容器包括薄壁圆筒、厚壁圆筒、球形壳体、平板封头等在不同条件下的应力表达式。根据得到的应力表达式结合可靠性分析中二阶矩方法得出了薄壁圆筒、厚壁圆筒以及小挠度承压平板的可靠性表达式。根据对不连续部分的应力分类方法与评估标准的分析，确定了压力容器不连续部分极限载荷的分析方法，并运用有限元的计算方法得到结构不连续部位概率分析的方法，并对烧结炉压力容器进行应力分析与可靠性分析并进行优化。 对烧结炉传统设计结果的进行应力分析、线性评估和可靠性评估的结果显示：传统设计方法的设计裕度较大。通过优化设计使烧结炉在体积基本不变的情况下，应力峰值平均减少了15%。对烧结炉部分结构进行的拓扑分析，其质量减小了18%。
【关键词】：烧结炉 压力容器 应力分析 可靠性分析 优化设计
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH49
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-18
• 1.1 论文研究背景以及意义9-10
• 1.2 压力容器设计与应力分析的现状以及发展10-12
• 1.3 可靠性科学的发展12-13
• 1.4 可靠性理论以及结构可靠性计算基本方法13-17
• 1.4.1 可靠性的基本原理13-14
• 1.4.2 结构可靠性工程算法14-17
• 1.5 论文研究的主要内容和方法17-18
• 第2章 压力容器典型结构的应力分析18-26
• 2.1 概论18
• 2.2 回转薄壳的应力分析18-21
• 2.2.1 无力矩理论与其基本方程19-20
• 2.2.2 无力矩理论的应用20-21
• 2.2.3 回转薄壳不连续结构分析21
• 2.3 厚壁圆筒应力分析21-24
• 2.3.1 弹性应力22
• 2.3.2 弹塑性应力22-24
• 2.4 平板结构的应力分析24
• 2.5 小结24-26
• 第3章 压力容器的可靠性设计26-39
• 3.1 典型壳体的可靠性设计26-32
• 3.1.1 概论26
• 3.1.2 圆筒的可靠度计算26-31
• 3.1.3 平盖的可靠度计算31-32
• 3.2 压力容器不连续部分的可靠性设计32-37
• 3.2.1 应力分类与强度限制32-35
• 3.2.2 压力容器不连续结构极限载荷35
• 3.2.3 压力容器不连续结构的可靠性设计35-37
• 3.3 小结37-39
• 第4章 压力容器结构优化的相关研究39-45
• 4.1 优化及结构优化39-40
• 4.2 结构优化的数学模型40-44
• 4.2.1 形状优化的数学模型40-42
• 4.2.2 拓扑优化的数学模型42-44
• 4.3 小结44-45
• 第5章 烧结炉的应力分析和可靠性分析及优化设计45-72
• 5.1 烧结炉的应力分析45-52
• 5.1.1 烧结炉卡箍部分的应力分析45-47
• 5.1.2 烧结炉炉门的应力分析47-50
• 5.1.3 烧结炉炉体的应力分析50-52
• 5.2 烧结炉的可靠性分析52-58
• 5.2.1 烧结炉卡箍的可靠性分析52-54
• 5.2.2 烧结炉炉门的可靠性分析54-56
• 5.2.3 烧结炉炉体的可靠性分析56-58
• 5.3 烧结炉的优化设计58-69
• 5.3.1 烧结炉卡箍的优化设计59-62
• 5.3.2 烧结炉炉门的优化设计62-65
• 5.3.3 烧结炉炉体的优化设计65-69
• 5.4 部分零件的拓扑优化69-71
• 5.5 小结71-72
• 第6章 论文的主要结论72-73
• 参考文献73-76
• 在学研究成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李云贵,赵国藩;结构可靠度的四阶矩分析法[J];大连理工大学学报;1992年04期

2 贡金鑫,赵国藩;并联结构体系可靠度的二次算法[J];工程力学;1998年04期

3 程耿东,蔡文学;结构可靠度计算的近似重要性抽样方法及其应用[J];工程力学;1997年02期

4 李芳,凌道盛;工程结构优化设计发展综述[J];工程设计学报(机械·设备和仪器的开发技术);2002年05期

5 梁军生,李泉永,杨道国,龚雨兵;倒装焊微电子封装结构参数的概率设计[J];桂林电子工业学院学报;2002年06期

6 金星,钟群鹏,洪延姬;疲劳安全与寿命可靠性评估二次三阶矩方法[J];固体力学学报;1998年04期

7 赵亚凡,宋明大;可靠性方法在压力容器设计中的应用及探讨[J];化工设计;2002年05期

8 李国强;李继华;;二阶矩矩阵法 关于相关随机向量的结构可靠度计算[J];重庆建筑工程学院学报;1987年01期

9 孙广先,冯元生;一种基于剩余强度衰减的疲劳寿命可靠性分析模型[J];机械强度;2000年02期

10 金伟良;结构可靠度数值模拟的新方法[J];建筑结构学报;1996年03期

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1 黄章俊;复杂结构设计的优化方法和近似技术研究[D];东北大学;2010年

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