針對(duì)大型模爆器在靜壓荷載作用下的強(qiáng)度分析問(wèn)題,分別建立了殼單元、軸對(duì)稱單元、實(shí)體單元及其對(duì)應(yīng)的過(guò)渡單元ANSYS分析模型,比較各種單元的模型精度和計(jì)算效率,并進(jìn)行了初步的靜水壓力試驗(yàn)驗(yàn)證。此外,針對(duì)模爆器容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的兩個(gè)部位:封頭聯(lián)結(jié)處和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)處,進(jìn)行數(shù)值模擬分析和理論計(jì)算對(duì)比研究,得到了模爆器應(yīng)力集中系數(shù)及其影響范圍,為模爆器的進(jìn)一步應(yīng)用提供依據(jù)。 主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面: 1.建立爆炸容器的實(shí)體模型,分析其在靜水壓力作用下的反應(yīng),以及關(guān)鍵點(diǎn)處的應(yīng)力、位移等與靜水壓力的關(guān)系。同時(shí)建立了殼體單元、軸對(duì)稱單元,同實(shí)體單元模型進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明在結(jié)構(gòu)形狀和荷載符合軸對(duì)稱條件的情況下,運(yùn)用軸對(duì)稱單元建模,不僅節(jié)約了計(jì)算資源、提高計(jì)算效率,同時(shí)還可以滿足精度要求。 2.建立模爆器過(guò)渡單元模型。在應(yīng)力分布均勻處運(yùn)用低階單元,在應(yīng)力集中處運(yùn)用高階單元,兩者聯(lián)結(jié)處使用過(guò)渡單元,同加密網(wǎng)格尺寸的實(shí)體單元模型進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明運(yùn)用過(guò)渡單元建模不但精度達(dá)到要求,還有效地減少了單元和結(jié)點(diǎn)總數(shù),提高計(jì)算效率。 3.針對(duì)橢圓形封頭和圓柱形筒身結(jié)合部位存在明顯的二次應(yīng)力集中問(wèn)題,建立兩種有限元數(shù)值模型,通過(guò)分離計(jì)算模型可以得到一次應(yīng)力,通過(guò)組合模型可以得到二次應(yīng)力,比較有限元模型計(jì)算結(jié)果與基于經(jīng)典公式得到的綜合應(yīng)力,結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法結(jié)果的準(zhǔn)確性,并且有限元模型可以定量確定二次應(yīng)力影響范圍以及綜合應(yīng)力分布規(guī)律,此外還校核了模爆器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)。 4.分析了模爆器的大開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。得出補(bǔ)強(qiáng)圈足以彌補(bǔ)開(kāi)孔帶來(lái)的強(qiáng)度削弱。建立不同高度的有限元模型,同時(shí)建立有限元局部開(kāi)孔模型,分析得出在靜水壓力作用下,有效補(bǔ)強(qiáng)面積發(fā)揮了作用,把集中應(yīng)力降到了安全的范圍內(nèi)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH49
【部分圖文】：

圖 2-1 材料屬性變化圖容器的 ANSYS 實(shí)體建模爆炸容器實(shí)體模型模型形狀比較簡(jiǎn)單,所以運(yùn)用交互模式在ANSYS軟件中直接生SYS軟件提供了2種實(shí)體建模的方法,即自底向上的建模方法和自。自底向上的建模方法是先創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn),然后依次創(chuàng)建相關(guān)的線自頂而下的建模方法可以直接創(chuàng)建高級(jí)圖元,如球、棱柱等三維幾何體素。一旦用戶定義了一個(gè)體素,程序會(huì)自動(dòng)定義相關(guān)的面戶利用這些高級(jí)圖元直接構(gòu)造幾何模型,如二維的圓和矩形以及、錐和圓柱等。同時(shí)在ANSYS建模過(guò)程中,自底向上和自頂而以自由組合使用。本模型在建模的過(guò)程中自底向上的建模方法方法都采用。個(gè)模型經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)化以后，基本屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以在建模的一半的計(jì)算模型，大大簡(jiǎn)化了建模難度。

規(guī)則的網(wǎng)格（例如通過(guò)不同的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立的模型）。單元來(lái)定義,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 3 個(gè)沿著 X、Y、Z 方向平移的自由度。SOL任意的空間各向異性，單元支持塑性,超彈性, 蠕變,應(yīng)力鋼化,能力。還可采用混合模式模擬幾乎不可壓縮彈塑材料和完全不可。單元形狀如圖 2-2 所示。

圖 2-3 爆炸容器有限元模型施加 XYZ 方向的約束；考慮到施加的是對(duì)稱面荷載，為模型的頂部節(jié)點(diǎn)處施加約束，限制其 X 方向的自由度,如圖對(duì)稱面，‘△’表示約束該方向的位移）。圖 2-4 爆炸容器邊界條件圖
【參考文獻(xiàn)】

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1 鐘方平,陳春毅,林俊德,劉晉,劉乾,樓溈濤,張向榮;雙層圓柱形爆炸容器彈塑性結(jié)構(gòu)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J];兵工學(xué)報(bào);2000年03期

2 車俊鐵;壓力容器橢圓形封頭與圓柱殼過(guò)渡連接處的力學(xué)綜合分析[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào);2002年03期

3 章仕表;BR1400-Ⅰ型爆炸容器已在江西南昌市爆炸機(jī)床設(shè)備廠研制成功[J];爆炸與沖擊;1985年02期

4 朱文輝，薛鴻陸，劉倉(cāng)理，韓鈞萬(wàn);爆炸容器承受內(nèi)部加載的實(shí)驗(yàn)研究[J];爆炸與沖擊;1995年04期

5 丁昌;汪榮順;;ANSYS在低溫壓力容器應(yīng)力分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];低溫與超導(dǎo);2007年06期

6 高炳軍,閆文軍,王俊寶;橢圓封頭的幾何形狀與薄膜應(yīng)力的討論[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

7 王嬌琴;淺析壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范中的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)[J];化工機(jī)械;2005年04期

8 龔曙光;ANSYS在應(yīng)力分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];化工裝備技術(shù);2002年01期

9 朱智;;簡(jiǎn)便計(jì)算在壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用[J];化工之友;2007年15期

10 霍宏發(fā),黃協(xié)清,陳花玲,林俊德,呂國(guó)云,石小峰,文潮;橢球封頭圓柱形爆炸容器振動(dòng)特性研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2000年06期

本文編號(hào)：2849103