本文關鍵詞：具有大開孔壓力容器結(jié)構有限元分析及設計系統(tǒng)開發(fā)

  更多相關文章： 壓力容器 大開孔補強 有限元分析 應力分類 強度評定 熱-應力耦合場 優(yōu)化設計 軟件編制

【摘要】：壓力容器是多種行業(yè)中廣泛使用的承壓設備，為了滿足工藝和結(jié)構上的需要必須要在容器壁上開孔。容器上開孔后，在開孔邊緣周圍產(chǎn)生很高的局部應力。如果局部應力超出了材料的強度極限，就會產(chǎn)生破壞。因此必須對開孔邊緣部分進行加強，即補強處理。GB150中采用的等面積補強法能夠適用的范圍有限，隨著大直徑設備與大接管不斷出現(xiàn)，GB150的計算方法已不能適用，因此，急需找到一種適用的大開孔計算方法。 本文使用ANSYS軟件對超出GB150規(guī)定范圍的壓力容器大開孔結(jié)構進行有限元應力分析，并使用JB4732規(guī)定的應力分類評定方法對大開孔結(jié)構進行強度校核。同時使用ANSYS軟件優(yōu)化設計工具對筒體、接管壁厚，，補強圈寬度、圈厚度進行優(yōu)化設計，得到上述參數(shù)滿足設計條件(材料許用應力)的最小值。找到對壓力容器大開孔補強的分析設計起指導作用的一種計算及強度評定方法。 本文的研究內(nèi)容分為以下幾個方面： 1對處于熱-應力耦合場之中的壓力容器大開孔(無補強和有補強)結(jié)構進行有限元應力分析，使用JB4732規(guī)定的應力分類評定方法對結(jié)果進行線性化處理，得到分類應力結(jié)果，并按照標準進行強度校核。 2使用國內(nèi)外的多種標準(新版GB150-2011，美國機械工程師協(xié)會規(guī)范(ASME)，俄羅斯聯(lián)邦國家標準(ГОСТ)等)對有限元分析的模型進行校核計算，并與ANSYS軟件有限元應力分析的結(jié)果對比驗證、得出結(jié)論。 3使用ANSYS軟件優(yōu)化設計工具對筒體壁厚、接管壁厚、補強圈寬度、補強圈厚度進行優(yōu)化設計，得到上述參數(shù)在滿足設計條件的最小值，也就是最節(jié)省材料的方案。 4使用Visual Basic編程語言和ANSYS軟件的二次開發(fā)功能編制可執(zhí)行程序，實現(xiàn)人機交互界面輸入?yún)?shù)自動計算、輸出結(jié)果。 本課題的有限元分析結(jié)果通過與國內(nèi)外相關標準進行對比驗證，結(jié)論證明是正確的，其結(jié)果為深入研究大開孔率圓柱殼平齊接管結(jié)構應力分析及優(yōu)化設計起到了推動作用。
【關鍵詞】：壓力容器 大開孔補強 有限元分析 應力分類 強度評定 熱-應力耦合場 優(yōu)化設計 軟件編制
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.0 課題研究的背景和意義9-10
• 1.1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和存在的問題10-11
• 1.1.0 國內(nèi)的主要標準10
• 1.1.1 國外的主要標準10-11
• 1.1.2 存在的主要問題11
• 1.2 本課題的研究內(nèi)容、方法和意義11-13
• 1.2.1 本文主要研究內(nèi)容和方法11-12
• 1.2.2 本課題研究的意義12-13
• 第2章 壓力容器設計理論基礎13-25
• 2.1 壓力容器的設計理論13-15
• 2.1.1 傳統(tǒng)設計方法的理論基礎13-14
• 2.1.2 分析設計方法的理論基礎14
• 2.1.3 傳統(tǒng)設計方法與分析設計方法的優(yōu)缺點對比14-15
• 2.2 壓力容器的分析設計方法15-23
• 2.2.1 應力狀態(tài)15-17
• 2.2.2 應力分類17-19
• 2.2.3 強度理論19-21
• 2.2.4 應力強度評定方法21-23
• 2.2.5 基于 ANSYS 的壓力容器應力分析設計23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 第3章 基于 ANSYS 的壓力容器大開孔結(jié)構有限元分析25-43
• 3.1 有限元分析方法和有限元分析軟件25-27
• 3.1.1 有限元分析的基本理論25-26
• 3.1.2 有限元分析方法的特點26
• 3.1.3 ANSYS-有限元分析軟件26-27
• 3.2 壓力容器大開孔結(jié)構有限元應力分析27-42
• 3.2.1 使用 ANSYS 軟件對壓力容器大開孔結(jié)構進行有限元分析27-28
• 3.2.2 使用 ANSYS 軟件分析耦合場的基礎28
• 3.2.3 使用 ANSYS 軟件分析耦合場的步驟28-29
• 3.2.4 點處理法和線處理法29-30
• 3.2.5 無補強條件下壓力容器大開孔結(jié)構有限元應力分析30-36
• 3.2.6 有補強條件下壓力容器大開孔結(jié)構有限元應力分析36-41
• 3.2.7 無補強與有補強條件下有限元分析結(jié)果對比41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 大開孔有限元模型的驗證計算43-57
• 4.1 GB150-2011《壓力容器》中壓力容器大開孔結(jié)構的計算方法43-50
• 4.1.1 GB150-2011 等面積法43-45
• 4.1.2 GB150-2011 等面積法計算結(jié)果45-46
• 4.1.3 GB150-2011 分析法46-48
• 4.1.4 GB150-2011 分析法計算結(jié)果48-50
• 4.2 ASME 標準對開孔接管及其補強的設計計算50-52
• 4.2.1 ASME 大開孔補強計算方法(ASME 法)50-52
• 4.2.2 ASME 大開孔補強計算方法(ASME 法) 計算結(jié)果52
• 4.3 ГОСТ(俄羅斯聯(lián)邦國家標準) 對開孔補強的設計計算52-55
• 4.3.1 ГОСТ24755 容器開孔的補強計算方法53-55
• 4.3.2 ГОСТ24755 容器開孔的補強計算結(jié)果55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 基于 ANSYS 的壓力容器大開孔結(jié)構優(yōu)化設計57-65
• 5.1 優(yōu)化設計的概念57
• 5.2 優(yōu)化設計的理論57
• 5.3 ANSYS 軟件優(yōu)化設計的步驟和方法57
• 5.4 基于 ANSYS 的壓力容器大開孔結(jié)構優(yōu)化設計57-64
• 5.4.1 壓力容器大開孔結(jié)構優(yōu)化設計58-61
• 5.4.2 壓力容器大開孔結(jié)構優(yōu)化設計結(jié)果分析61-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第6章 壓力容器大開孔補強設計計算系統(tǒng)開發(fā)65-69
• 6.1 設計計算系統(tǒng)基本信息65-66
• 6.2 壓力容器大開孔設計計算系統(tǒng)66-68
• 6.3 本章小結(jié)68-69
• 第7章 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69
• 7.2 展望69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學位期間的研究成果75

【參考文獻】

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本文編號：1131466