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压力容器用爆破片应用技术的研究

作　者: 陈聪
导　师: 淡勇
学　校: 西北大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 爆破片计算公式爆破压力时效分析数值模拟
分类号: TH49
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

爆破片装置是一种常用在压力容器、管道及各种承压类设备上的安全附件。它能在系统介质超压时破裂并释放压力,保护系统设备及操作人员的生命安全。爆破片是爆破片装置中的重要元件,在设定压力和温度下准确爆破,是其能否起到保护作用的关键,也是人们一直以来关注的焦点。全文主要围绕爆破片的爆破压力及其性能展开,采用了解析法、有限元模拟计算法和实验对比法进行研究。有限元法采用了ANSYS Workbench和Dynaform软件。论文初始介绍了常用爆破片的基本类型和结构特点,以及市场上新出现的爆破片。在此基础上,根据前人的研究成果和常用的正拱形爆破片爆破压力计算公式,采用已有的理论推导出了一种新的爆破压力计算公式,并对其应用误差进行了分析；研究了影响爆破片爆破压力的各种因素,如材料、几何尺寸、加工工艺、安装操作及其它因素等,并使用有限元软件Dynaform模拟了加工成形速度对爆破压力的影响,为实际生产提供了可靠的依据；针对实际应用中,爆破片在放置过程中出现的应变时效问题,采用了人工时效的方法,加速爆破片时效作用的过程,稳定爆破片的爆破压力,并给出了合适的温度和时间；利用有限元分析软件ANSYS Workbench,模拟分析了正拱带环槽型爆破片的性能,指出了影响其性能的关键因素。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 选题背景  9-11
    1.1.1 安全阀  9-10
    1.1.2 爆破片  10-11
  1.2 研究内容  11-13
    1.2.1 爆破压力分析与计算  11-12
    1.2.2 爆破压力影响因素分析  12
    1.2.3 爆破片时效性研究  12
    1.2.4 爆破片性能数值分析  12-13
  1.3 研究方法  13-14
    1.3.1 解析法  13
    1.3.2 有限单元法  13-14
    1.3.3 试验对比设计法  14
  1.4 特色和创新点  14-17
    1.4.1 理论计算  14-15
    1.4.2 数值计算  15
    1.4.3 理论、试验与数值分析相结合  15-17
第二章爆破片简介  17-29
  2.1 爆破片的基本类型  17-18
  2.2 拱型爆破片的分类比较  18-29
    2.2.1 正拱形爆破片  18-21
    2.2.2 反拱形爆破片  21-23
    2.2.3 新出现的反拱形爆破片  23-25
    2.2.4 平板形爆破片  25
    2.2.5 其它类型的爆破片  25-29
第三章正拱形爆破片爆破压力分析与计算  29-43
  前言  29
  3.1 拱形结构解析研究进展  29-32
    3.1.1 变形几何关系解析分析  29-30
    3.1.2 体积不变法  30-31
    3.1.3 弧长法  31
    3.1.4 弧线轨迹法  31-32
  3.2 爆破压力近似计算  32-33
  3.3 常用半经验计算公式  33-34
  3.4 本文计算公式推导过程  34-37
    3.4.1 塑性层  35-36
    3.4.2 弹性层  36-37
  3.5 公式应用  37-38
  3.6 误差分析  38-41
    3.6.1 公式表述形式  38
    3.6.2 从结果对比上  38-40
    3.6.3 分析结果  40-41
  3.7 结论  41-43
第四章爆破压力影响因素分析  43-51
  前言  43
  4.1 材料性质  43-45
  4.2 几何尺寸  45-46
  4.3 加工工艺  46-49
    4.3.1 材料参数及几何尺寸  46
    4.3.2 模型的建立及边界条件设置  46-47
    4.3.3 网格划分  47
    4.3.4 模拟过程与结果  47-49
    4.3.5 结论  49
  4.4 操作因素  49-50
  4.5 其它因素  50
  4.6 结论  50-51
第五章爆破片时效性分析  51-61
  前言  51
  5.1 爆破片的应变时效效应  51
  5.2 时效效应机理  51
  5.3 爆破片的时效性能分析  51-55
    5.3.1 爆破片材料与时效性的关系  51-52
    5.3.2 爆破片结构型式与时效性的关系  52-54
    5.3.3 爆破片拱高与时效性的关系  54
    5.3.4 热处理与时效性之间的关系  54-55
    5.3.5 温度、时间与时效性的关系  55
  5.4 实验研究  55-56
    5.4.1 实验目的  55
    5.4.2 实验材料、方法及装置  55
    5.4.3 试爆装置  55-56
  5.5 实验结果  56-58
  5.6 结果讨论  58-59
  5.7 结论  59-61
第六章爆破片性能数值分析  61-71
  前言  61
  6.1 正拱环向带槽型爆破片几何结构  61
  6.2 模型建立及边界条件设置  61-62
  6.3 网格划分  62-63
  6.4 模拟结果及分析  63-67
    6.4.1 拱顶处应力特点  63-64
    6.4.2 槽结构处应力、应变场分析  64-65
    6.4.3 经向应力与周向应力  65
    6.4.4 与不刻槽结构分析结果对比  65-67
  6.5 槽结构尺寸与爆破压力的关系  67-68
    6.5.1 槽宽与爆破压力的关系  67
    6.5.2 槽深与爆破压力的关系  67-68
  6.6 存在问题及讨论  68-69
  6.7 结论  69-71
结论与展望  71-73
  结论  71-72
  展望  72-73
参考文献  73-79
攻读硕士学位期间取得的科研成果  79-80
致谢  80-81
作者简介  81

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