【摘要】：變壓吸附器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法依據(jù)是S-N曲線,然而材料的S-N曲線都是通過無裂紋的光滑試樣測(cè)得的。鑒于變壓吸附器在制造運(yùn)輸過程中容易產(chǎn)生缺陷,因此傳統(tǒng)方法并不能充分保證變壓吸附器運(yùn)行過程中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,也不能對(duì)含有缺陷的設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)定。斷裂力學(xué)理論的快速發(fā)展和不斷完善,為含缺陷壓力容器的評(píng)定提供了科學(xué)依據(jù)。本文采用有限元方法,對(duì)某一型號(hào)的變壓吸附器完成了分析設(shè)計(jì),并對(duì)該設(shè)備出現(xiàn)裂紋后的疲勞壽命進(jìn)行了估算。本文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下:按照變壓吸附器的設(shè)計(jì)要求,計(jì)算得到了筒體和封頭的名義厚度。依照J(rèn)B-4732 (2005年確認(rèn)版)的規(guī)定,用計(jì)算得到的壁厚值對(duì)變壓吸附器進(jìn)行了強(qiáng)度校核和疲勞校核,計(jì)算所得的壁厚值滿足該設(shè)備的使用要求。使用該變壓吸附器的材料Q345R進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)CT試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)頻率分別為0.1HZ和0.2HZ時(shí),試樣的疲勞壽命稍有差別,但擴(kuò)展速率基本相同。對(duì)試樣的斷裂面進(jìn)行了微觀形貌分析,能夠觀察到明顯的韌窩存在,得到了該材料的疲勞斷裂屬于韌性斷裂的結(jié)論。在不考慮焊縫金相組織的假設(shè)下,利用ABAQUS擴(kuò)展有限元功能無需定義裂紋路徑即可實(shí)現(xiàn)裂紋的任意方向擴(kuò)展的特點(diǎn),仿真分析后發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)在變壓吸附器中上部接管中結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。通過在該位置以0.9mm為初始裂紋長(zhǎng)度、1mm為間隔分別預(yù)設(shè)13組裂紋深度,分析后得到應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍和裂紋深度之間的關(guān)系式。在得到裂紋參數(shù)之后,以Pairs公式為基礎(chǔ),計(jì)算得到變壓吸附器裂紋從初始長(zhǎng)度擴(kuò)展到臨界長(zhǎng)度時(shí)仍有5萬余次的循環(huán)壽命。探索了基于斷裂力學(xué)的在役有裂紋疲勞容器剩余使用壽命估算方法,歲設(shè)備設(shè)計(jì)和在役設(shè)備使用評(píng)定有較好的理論和實(shí)際工程意義。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ051.86
【圖文】：

邐變壓吸附器分析設(shè)計(jì)逡逑管的材料１６Ｍｎ鍛。設(shè)備的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表２－１。設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖２－２。逡逑基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參見表２－２。逡逑ｊＳ－邋１１逡逑Ｉ邋Ｉ邐２２０８．７）逡逑１逡逑ｉ邐！邐？邋震邋Ｉ逡逑邐４＞３０００邐２０邐＇逡逑0逡逑１４邋邐（｝＞３０２０邋＾國(guó)邐￣邋Ｉ逡逑ＩＩ邋｜邐ｋ逡逑？２８５４邐？逡逑＂＂邐４＞３２１１邐＇逡逑圖２－２變壓吸附器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖逡逑Ｆｉｇ２－２邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑變壓吸附器的分析設(shè)計(jì)是按照“安全壽命理論”進(jìn)行設(shè)計(jì)的，即要求設(shè)備在逡逑一定的使用周期內(nèi)，不發(fā)生疲勞裂紋。這種方法需要建立材料的疲勞載荷譜，逡逑１０逡逑

（１）對(duì)于上封頭開口接管結(jié)構(gòu)，主要包括上封頭、凸緣、法蘭以及一，在實(shí)際計(jì)算和有限元建模過程中，需要扣除腐蝕裕量３ｍｍ與鋼材ｍ。由于螺栓孔等結(jié)構(gòu)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布影響并不大，所以在建其省略。并且根據(jù)這部分結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體的特性和載荷均布性，在分模型來進(jìn)行分析。采用二維模型進(jìn)行分析時(shí)，在可以節(jié)省大量的前提下，并不會(huì)影響結(jié)果的精確度［４５１。劃分網(wǎng)格時(shí)采用四邊形網(wǎng)格，１１６網(wǎng)格和１４０３５８節(jié)點(diǎn)。對(duì)于上部結(jié)構(gòu)，所受到的載荷主要有以下幾．殼體內(nèi)表面以及法蘭密封面在墊片內(nèi)的部分受到內(nèi)壓，／Ｍ．ＯＳＭＰａ；逡逑．法蘭盤背面螺栓中心圓直徑面上受到螺栓力，大小為操作狀態(tài)下栓載荷％；根據(jù)ＪＢ４７３２—１９９５（２００５年確認(rèn)）中附錄Ｄ中計(jì)＋Ｆｐ，邋＾ｐ＝３５８４１５．８Ｎ；逡逑ｃ．法蘭密封面墊片壓緊力作用面上受到墊片的反力，大小為操作狀最小墊片預(yù)緊力心＝９９０５７．１Ｎ，ＦＰ＝９９０５７．１Ｎ。逡逑＿邋［0￣）邐＿＆？一＂邋■丨丨邋＿邋■丨丨丨丨■丨卜邋邋邐逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2742858