低温轴流式止回阀疲劳寿命分析及可靠性优化设计

发布时间：2023-02-13 15:01

　　随着我国液化天然气(LNG)产业的快速发展,LNG工业对于低温阀门的需求量越来越大,并且对于低温阀门的设计要求也越来越高。低温轴流式止回阀作为LNG用阀门的其中一种在LNG工业链条中有着不可替代的作用。在低温工况中,止回阀工作的疲劳寿命与可靠性是止回阀产品好坏的重要指标,同时止回阀成本上升对于止回阀产品也有着较大影响。故本文在对低温轴流式止回阀进行疲劳寿命及可靠性分析的同时,兼顾考虑止回阀轻量化的问题,对止回阀结构做出优化设计。本文研究内容如下:(1)从研究的背景和意义出发,介绍了LNG用阀门的重要性,以及低温轴流式止回阀的作用,了解了阀门疲劳寿命分析及可靠性分析的现状。提出利用多耦合场瞬态动力学分析方法了解止回阀应力动态响应历程,从而计算止回阀的疲劳寿命及可靠度。(2)介绍了疲劳寿命分析的相关理论,为本文中止回阀的多轴疲劳寿命分析做了铺垫;介绍了可靠性相关理论及方法,明确本文以应力—干涉模型计算止回阀可靠度。介绍了多目标优化的相关内容,为止回阀的结构优化设计奠定基础。(3)运用ANSYS软件对轴流式止回阀进行温度场分析,了解止回阀温度分布,而后利用模态分析确定低温工况下轴流式止回阀的...

【文章页数】：82 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
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 阀门疲劳寿命及可靠性研究现状
        1.2.1 阀门疲劳寿命研究现状
        1.2.2 阀门可靠性研究现状
        1.2.3 存在的主要问题
    1.3 本文的研究内容
第2章 疲劳寿命分析方法及可靠性优化设计理论
    2.1 疲劳分析理论基础
        2.1.1 疲劳累积损伤理论
        2.1.2 多轴疲劳损伤准则
    2.2 可靠性分析理论基础
        2.2.1 可靠性分析基本概念
        2.2.2 常用可靠性分析方法
    2.3 优化设计理论基础
        2.3.1 优化的基本要素及数学模型
        2.3.2 多目标优化方法
    2.4 本章小结
第3章 低温轴流式止回阀疲劳寿命分析
    3.1 低温轴流式止回阀模态分析
    3.2 阀体阀座的瞬态动力学分析
        3.2.1 阀体阀座的稳态温度场数值计算
        3.2.2 阀体阀座载荷分析
        3.2.3 阀体阀座瞬态动力学分析
    3.3 阀体阀座的疲劳寿命分析
        3.3.1 临界损伤平面法
        3.3.2 平均应力修正
        3.3.3 阀体阀座的疲劳寿命分析
    3.4 本章小结
第4章 低温轴流式止回阀阀体阀座的可靠性分析
    4.1 随机变量的选取及极限状态方程的建立
        4.1.1 参数化设计方法
        4.1.2 阀体阀座随机变量的选取
        4.1.3 极限状态方程的建立
    4.2 实验设计方法
    4.3 阀体阀座可靠性的响应面分析及验证
        4.3.1 遗传聚类响应面
        4.3.2 可靠性响应面灵敏度分析
        4.3.3 响应面模型分析及验证
    4.4 阀体阀座可靠性分析
    4.5 本章小结
第5章 低温轴流式止回阀阀体阀座的可靠性优化设计
    5.1 参数敏感性分析
        5.1.1 参数相关性分析
        5.1.2 参数全局灵敏度分析
    5.2 优化模型与优化算法
        5.2.1 优化模型的建立
        5.2.2 NSGA-Ⅱ优化算法
    5.3 优化模型的响应面分析及验证
        5.3.1 阀体阀座最大等效应力响应面
        5.3.2 阀体阀座最小疲劳寿命响应面
        5.3.3 阀体阀座最小质量响应面
        5.3.4 响应面模型验证
    5.4 阀体阀座优化结果
    5.5 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3741940