本文關(guān)鍵詞：半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)的塑性極限載荷分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓力容器是在國民經(jīng)濟中具有重要應(yīng)用價值的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于石油化工、能源工業(yè)、科研與軍工等行業(yè),其工作介質(zhì)一般具有高溫、高壓、腐蝕性強等特點,其設(shè)計制造的不合理易導(dǎo)致爆炸、燃燒、起火等危及人民生命、物質(zhì)財產(chǎn)安全及環(huán)境污染的事故。世界各國都對壓力容器的設(shè)計制造過程予以高度重視。隨著有限元分析法和計算機技術(shù)的快速發(fā)展,針對壓力容器常規(guī)設(shè)計方法存在的盲目性和應(yīng)力分類法存在的高成本與不確定性等問題,出現(xiàn)了以塑性分析為基礎(chǔ)的極限載荷分析法。極限載荷分析與美國ASME標準中的彈塑性分析在分析思路上是一致的,只是極限載荷分析的數(shù)值模型對真實情況作了一定的簡化,彈塑性分析相對來說更加符合實際情況,但是它的計算分析成本也更高,最重要的是,目前各種材料考慮應(yīng)變強化效應(yīng)的真實應(yīng)力 應(yīng)變數(shù)據(jù)還很欠缺。所以現(xiàn)階段對極限載荷分析法(不考慮材料硬化效應(yīng))的廣泛應(yīng)用是當務(wù)之急。半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)是壓力容器行業(yè)中的典型結(jié)構(gòu),將極限載荷分析法應(yīng)用在其設(shè)計當中對推動壓力容器行業(yè)設(shè)計方法的更新與進步具有重要意義。本文將采用大型非線性分析軟件ABAQUS對半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對其在內(nèi)壓作用下的極限載荷的影響規(guī)律以及該結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的失效形式。主要結(jié)論如下:(1)球殼結(jié)構(gòu)與圓柱殼結(jié)構(gòu)在同樣條件下的承載能力是不同的,且球殼結(jié)構(gòu)的承載能力相對較大;(2)半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)在極限載荷下有三種失效模式,一是球殼結(jié)構(gòu)的承載能力相對較大時,由筒體的膨脹變形而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞;二是當圓柱筒體的承載能力較大時,由球殼部分膨脹變形而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞;三是當球殼與圓柱殼承載能力相當時,球殼與圓柱殼同時出現(xiàn)球殼的膨脹變形和圓柱筒體的軸向拉伸變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。(3)該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)當中,殼體半徑是最主要因素,殼體厚度次之,殼體長度是次要因素;結(jié)構(gòu)的極限載荷隨著圓柱殼體半徑增加單調(diào)遞減;隨著圓柱殼體厚度增加單調(diào)遞增;隨著圓柱殼體長度增加變化不明顯。(4)設(shè)計了研究球殼與柱殼最佳厚度比(使兩者承載能力相當)的方案,找到最佳厚度比,并進行驗證,證明了它的有效性。(5)對半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)中封頭與筒體不同的不等厚連接形式進行了有限元極限載荷分析,發(fā)現(xiàn)連接形式對極限載荷的影響微乎其微,可以忽略。(6)擬合半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)的極限載荷工程應(yīng)用公式,并驗證其有效性。
【關(guān)鍵詞】：極限載荷 結(jié)構(gòu)參數(shù) 失效形式
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 問題的提出10-11
• 1.2 壓力容器設(shè)計方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 常規(guī)設(shè)計方法12
• 1.2.2 分析設(shè)計方法12-13
• 1.3 極限載荷分析法在國內(nèi)外研究及進展13-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 極限分析的理論基礎(chǔ)16-20
• 1.4.1 極限分析的任務(wù)和條件16
• 1.4.2 極限分析中的幾個假設(shè)16-17
• 1.4.3 確定極限載荷的方法17-18
• 1.4.4 極限分析的幾個特點18-19
• 1.4.5 確定極限載荷的準則19-20
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.6 本文的研究意義21-22
• 第二章 極限分析的彈塑性理論22-32
• 2.1 壓力容器中的應(yīng)力22-23
• 2.2 本構(gòu)關(guān)系23-27
• 2.2.1 塑性本構(gòu)關(guān)系23-26
• 2.2.2 理想彈塑性材料的增量型本構(gòu)方程26-27
• 2.3 屈服準則27-29
• 2.3.1 屈雷斯加屈服準則27-28
• 2.3.2 米塞斯(Von Mises)屈服準則28-29
• 2.4 強化模型29-30
• 2.4.1 等向強化模型29
• 2.4.2 隨動強化模型29-30
• 2.4.3 組合強化模型30
• 2.5 極限載荷分析本質(zhì)30-32
• 第三章 半球封頭圓柱殼的極限載荷分析32-48
• 3.1 有限元法對結(jié)構(gòu)進行極限載荷分析32-33
• 3.2 有限元法的基本原理33
• 3.3 ABAQUS簡介33-41
• 3.3.1 ABAQUS材料非線性分析33-35
• 3.3.2 ABAQUS材料非線性分析方法35-37
• 3.3.3 ABAQUS/STANDARD進行極限載荷分析37
• 3.3.4 分析步、增量步和迭代步37-38
• 3.3.5 平衡迭代和收斂38-40
• 3.3.6 自動增量控制40
• 3.3.7 分析時間與載荷40-41
• 3.4 有限元模型的建立41
• 3.5 材料模型的建立41-42
• 3.6 單元的選擇及網(wǎng)格的劃分42-43
• 3.7 載荷及約束條件43-44
• 3.8 設(shè)置分析步44
• 3.9 極限載荷的確定44-45
• 3.10 半球封頭圓柱筒體的失效行為分析45-47
• 3.11 本章小結(jié)47-48
• 第四章 結(jié)構(gòu)參數(shù)對極限載荷的影響48-69
• 4.1 正交試驗法48-49
• 4.1.1 正交表的性質(zhì)48
• 4.1.2 正交試驗設(shè)計的極差分析48-49
• 4.1.3 極差分析的任務(wù)49
• 4.2 試驗方案設(shè)計49
• 4.3 試驗結(jié)果及分析49-55
• 4.4 半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)的失效分析55-57
• 4.5 筒體與半球封頭厚度最佳比值分析57-60
• 4.6 最佳比值的驗證60-63
• 4.7 不等厚連接形式對極限載荷的影響63-64
• 4.8 半球封頭圓柱殼極限載荷的公式擬合64-67
• 4.9 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 顧孟迪;薄殼結(jié)構(gòu)的塑性極限分析[J];河海大學(xué)學(xué)報;1994年04期

2 王偉;陳亮;;板翅式換熱器斜接管封頭極限壓力研究[J];機械工程學(xué)報;2012年05期

3 沈捚;;極限載荷分析法在壓力容器分析設(shè)計中的應(yīng)用[J];石油化工設(shè)備;2011年04期

4 陸明萬;壽比南;楊國義;;壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計方法的進展和評述[J];壓力容器;2009年10期

  本文關(guān)鍵詞：半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)的塑性極限載荷分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：305188