本文關(guān)鍵詞：典型深冷壓力容器進(jìn)液管道的應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：深冷容器的工藝管道在常溫下安裝,在低溫下工作,兩者的溫度差有的能達(dá)200℃以上,會(huì)產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力。如果設(shè)計(jì)、制造不當(dāng),極有可能導(dǎo)致管道在使用中應(yīng)力過大而破壞,影響容器的正常工作。目前在相關(guān)深冷容器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中,并未有管路設(shè)計(jì)的具體方法及指導(dǎo)性原則。鑒于此,本文以某企業(yè)實(shí)際使用的典型立式深冷容器為研究對象,采用數(shù)值模擬方法研究了頂部進(jìn)液管和底部進(jìn)液管的應(yīng)力分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了其設(shè)計(jì)的不足。在此基礎(chǔ)上提出了減少管道應(yīng)力的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,數(shù)值模擬研究表明,通過合理設(shè)置類π型補(bǔ)償器結(jié)構(gòu),可降低管道以及與容器相連部位的應(yīng)力,提高深冷容器的安全裕度。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)采用有限元數(shù)值模擬方法,研究了某企業(yè)實(shí)際使用的典型立式深冷容器的進(jìn)液管的應(yīng)力分布規(guī)律,研究表明該頂部進(jìn)液管及底部進(jìn)液管的局部應(yīng)力過大,管路布置中存在問題,需對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。(2)對立式深冷容器頂部和底部進(jìn)液管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。提出了符合深冷容器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的類π型補(bǔ)償器結(jié)構(gòu),并采用有限元方法研究了類π型補(bǔ)償器相關(guān)尺寸參數(shù)對管道應(yīng)力的影響規(guī)律,給出了合理的類π型補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)尺寸,有效降低了頂部較長進(jìn)液管以及底部較短進(jìn)液管的應(yīng)力水平。(3)對比研究了管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后封頭與頂部進(jìn)液管連接區(qū)域的應(yīng)力分布規(guī)律。研究表明在管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,封頭與頂部進(jìn)液管連接區(qū)域的應(yīng)力水平有明顯下降,在最大應(yīng)力強(qiáng)度路徑上,薄膜應(yīng)力降低了31%,薄膜應(yīng)力+彎曲應(yīng)力降低了40%。
【關(guān)鍵詞】：深冷容器 管道 溫差應(yīng)力 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.1.1 深冷容器的工程應(yīng)用10-11
• 1.1.2 深冷容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11
• 1.1.3 研究意義11-12
• 1.2 目前降低溫差應(yīng)力的常用措施12-14
• 1.2.1 膨脹節(jié)/波紋管在深冷容器中的局限性12-13
• 1.2.2 線膨脹系數(shù)小的低溫管道材料13-14
• 1.3 深冷容器管道的設(shè)計(jì)規(guī)則14-15
• 1.3.1 低溫界限的確定14
• 1.3.2 管路應(yīng)力的校核準(zhǔn)則14-15
• 1.4 深冷容器接管的數(shù)值模擬15-17
• 1.4.1 有限元方法的介紹15-16
• 1.4.2 有限元軟件的介紹16-17
• 1.5 相關(guān)實(shí)驗(yàn)17-18
• 1.5.1 管道材料本構(gòu)關(guān)系的獲取17
• 1.5.2 線膨脹系數(shù)的測定17-18
• 1.6 存在的不足及本文的研究內(nèi)容18-19
• 1.6.1 目前存在的不足18
• 1.6.2 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 深冷容器進(jìn)液管的應(yīng)力分析19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 深冷容器接管的相關(guān)參數(shù)19-20
• 2.2.1 深冷容器的結(jié)構(gòu)參數(shù)19
• 2.2.2 接管的材料參數(shù)19-20
• 2.2.3 接管許用應(yīng)力的選取20
• 2.3 深冷容器接管的有限元分析20-23
• 2.3.1 管單元與實(shí)體單元的選擇20-21
• 2.3.2 接管的有限元模型21-22
• 2.3.3 所用單元簡介22-23
• 2.4 管路載荷及邊界條件23-24
• 2.5 進(jìn)液管的數(shù)值分析結(jié)果24-26
• 2.5.1 頂部進(jìn)液管的有限元分析結(jié)果24-25
• 2.5.2 底部進(jìn)液管的有限元分析結(jié)果25-26
• 2.5.3 進(jìn)液管僅承受某種載荷時(shí)的最大主應(yīng)力26
• 2.6 管單元的數(shù)量對計(jì)算結(jié)果的影響26-27
• 2.7 內(nèi)壓對最大主應(yīng)力的影響27-28
• 2.8 小結(jié)28-29
• 第3章 深冷容器進(jìn)液管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 彎曲半徑的選擇29-31
• 3.3 π型補(bǔ)償器31-33
• 3.4 類π型補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)33-41
• 3.4.1 環(huán)繞半徑R34-36
• 3.4.2 相對位置h36-37
• 3.4.3 豎直高度B37-38
• 3.4.4 圓弧角度α38-40
• 3.4.5 環(huán)繞半徑R和圓弧角度a40-41
• 3.5 底部進(jìn)液管的優(yōu)化設(shè)計(jì)41-44
• 3.5.1 彎曲半徑R42-43
• 3.5.2 豎直高度h43-44
• 3.6 管道布置規(guī)則在實(shí)際中的應(yīng)用44-46
• 3.7 選用9%鎳鋼時(shí)的管道應(yīng)力分析46-48
• 3.7.1 選用9%鎳鋼時(shí)頂部進(jìn)液管的有限元分析46-47
• 3.7.2 選用9%鎳鋼時(shí)底部進(jìn)液管的有限元分析47-48
• 3.8 兩種優(yōu)化方案的比較48
• 3.9 類π型補(bǔ)償器在不同規(guī)格容器上的應(yīng)用48-51
• 3.10 小結(jié)51-52
• 第4章 優(yōu)化前后深冷容器接管對封頭的應(yīng)力分析52-58
• 4.1 引言52
• 4.2 接管與封頭的連接形式52
• 4.3 管道優(yōu)化前后對內(nèi)容器封頭應(yīng)力的影響52-56
• 4.3.1 有限元模型52-53
• 4.3.2 承受載荷及邊界條件53-54
• 4.3.3 應(yīng)力分析結(jié)果54
• 4.3.4 強(qiáng)度評定線的確定54-56
• 4.4 管接頭的厚度對應(yīng)力強(qiáng)度的影響56-57
• 4.5 小結(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 本文總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 攻讀工程碩士學(xué)位期間撰寫的論文65

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：527263