学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

受内压无折边偏心锥壳的应力测试和强度的影响参数分析

作　者: 蔡刚毅
导　师: 高增梁; 金伟娅
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 压力容器偏心锥壳应力测试有限元分析强度影响参数
分类号: TH49
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

偏心锥壳普遍应用于石油化工领域,釜式重沸器中连接大小端圆筒的结构即为典型的偏心锥壳。由于结构的不对称性,偏心锥壳在同一轴截面上沿圆周方向和沿着轴线方向上的应力分布与正锥壳都不相同。对于锥角小于30°的偏心锥壳,最新的GB150和ASMEVIII-2中偏保守地规定偏心锥壳的设计参照正锥壳进行。为了更好地了解偏心锥壳的应力分布状况,本论文对承受内压载荷的偏心锥壳进行了实验研究和有限元应力分析。主要研究内容如下：根据JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》,设计并制造了带偏心锥角为45°的无折边偏心锥壳的小型立式压力容器。比较偏心锥壳的各部位的应力分布实验测定结果和利用ANSYS有限元软件分析的应力分布结果发现,两者结果基本一致,验证了有限元计算结果的准确性。根据有限元结果对偏心锥壳部位进行应力评定,各项应力均在允许范围内。有限元计算得到的偏心锥壳的极限载荷为3.37MPa。在线弹性材料本构关系下,考虑偏心锥角、大小端筒体直径、锥壳厚度等不同参数对偏心锥壳的影响,对偏心锥壳进行参数建模,分析各种参数变化对偏心锥壳应力分布的影响规律。采用无量纲分析法,对偏心锥壳进行参数化建模,分析了各种参数变化对偏心锥壳应力分布的影响规律,建立了最大应力强度和内压之比与偏心锥角α、大小端筒体直径比h,小端筒体直径与锥壳厚度之比m的多元线性回归方程并给出了公式的适用范围为计算所得的最大应力强度小于材料的屈服极限。内压为3.2MPa,以理想弹塑性材料本构关系模拟实际材料的本构关系,分析了偏心锥壳应力分布规律,无量纲参数间的关联式,提供了超过以上公式适用范围的应力分布情况。得出结论为超过以上公式适用范围时,最大应力强度等于材料的屈服极限,为无折边偏心锥壳的应力分析提供了一种方便快捷的方法。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
符号说明  12-14
第1章绪论  14-28
  1.1 论文研究背景和研究意义  14-16
    1.1.1 背景  14-15
    1.1.2 研究意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-20
    1.2.1 内压锥壳的研究现状  16-17
    1.2.2 偏心锥壳在国内外研究中的进展  17-20
  1.3 锥壳相关理论计算  20-26
  1.4 研究内容  26-28
第2章带偏心锥壳的压力容器的设计和有限元计算  28-44
  2.1 分析设计简介  28-30
    2.1.1 指导思想及特点  28
    2.1.2 应力分类  28-29
    2.1.3 应力强度限制准则  29-30
  2.2 实验容器的设计  30-37
    2.2.1 容器大端封头的设计  31-32
    2.2.2 容器小端封头的设计  32
    2.2.3 容器大端筒体的设计  32
    2.2.4 容器小端筒体的设计  32
    2.2.5 容器偏心锥壳的设计  32-37
  2.3 对实验模型的有限元计算  37-43
    2.3.1 有限元模型  37-38
    2.3.2 计算结果  38-39
    2.3.3 应力评定  39-41
    2.3.4 应力分析  41-43
  2.4 本章小结  43-44
第3章带偏心锥壳的压力容器承受内压的应力测定  44-70
  3.1 实验原理  44-45
    3.1.1 内压薄壁容器理论计算应力  44
    3.1.2 电测应力的计算公式  44-45
  3.2 实验装置及实验材料  45-51
    3.2.1 实验试件  46
    3.2.2 DH3818型静态应变测量仪  46-48
    3.2.3 应变片简介  48-50
    3.2.4 400-1型手动试压泵  50-51
    3.2.5 实验用其他仪器  51
    3.2.6 实验用工具  51
    3.2.7 实验材料  51
  3.3 实验步骤及过程  51-53
  3.4 试验结果与分析  53-65
    3.4.1 偏心锥壳具有最大和最小倾斜角经线及与其相连的大小端筒体应变测量  54-58
    3.4.2 容器侧面及其对称面研究  58-61
    3.4.3 大小端筒体与偏心锥壳连接处沿圆周方向应力分布  61-65
  3.5 实验容器极限载荷的计算  65-68
  3.6 结果讨论  68-69
  3.7 本章小结  69-70
第4章不同结构参数偏心锥壳的应力分析  70-94
  4.1 锥角对偏心锥壳应力分布的影响  70-78
    4.1.1 不同锥角的偏心锥壳具有最大倾斜角经线上的应力分布  71-73
    4.1.2 不同锥角的偏心锥壳具有最小倾斜角经线上的应力分布  73-75
    4.1.3 不同锥角的模型侧面的应力分布  75-78
  4.2 大小端筒体直径比h对偏心锥壳应力分布的影响  78-85
    4.2.1 不同h的偏心锥壳具有最大倾斜角经线上的应力分布  79-81
    4.2.2 不同h的偏心锥壳具有最小倾斜角经线上的应力分布  81-83
    4.2.3 不同h的模型侧面的应力分布  83-85
  4.3 小端筒体直径与厚度比m对偏心锥壳应力分布的影响  85-92
    4.3.1 不同m的偏心锥壳具有最大倾斜角经线上的应力分布  86-88
    4.3.2 不同m的偏心锥壳具有最小倾斜角经线上的应力分布  88-90
    4.3.3 不同m的模型侧面的应力分布  90-92
  4.4 本章小结  92-94
第5章最大应力强度的无因次参数线性回归方程  94-110
  5.1 正交试验设计和回归分析简介  94-95
    5.1.1 正交试验设计  94
    5.1.2 回归分析  94-95
  5.2 最大应力强度  95
  5.3 正交试验分析  95-97
  5.4 建立线性回归模型得到拟合公式  97-99
    5.4.1 建立线性回归模型  97-98
    5.4.2 用SPSS求解回归方程  98-99
  5.5 回归方程检验及分析  99-102
    5.5.1 复相关关系检验  99-100
    5.5.2 回归方程的显著性F检验  100-101
    5.5.3 数据对比分析检验  101-102
  5.6 公式适用范围  102-103
  5.7 非线性问题  103-106
    5.7.1 金属材料的塑性性质  103-105
    5.7.2 材料不同时内压与最大应力强度值的关系  105-106
  5.8 理想弹塑性材料时无量纲参数的变化对偏心锥壳的影响  106-109
  5.9 本章小结  109-110
第6章结论与展望  110-112
  6.1 结论  110-111
  6.2 展望  111-112
附录A  112-119
附录B  119-128
附录C  128-130
参考文献  130-134
致谢  134-135
攻读学位期间参加的科研项目和成果  135

受内压无折边偏心锥壳的应力测试和强度的影响参数分析

内容摘要

全文目录

相似论文