【摘要】： 平板是鍋爐、壓力容器中的常用元件。我國(guó)的GB150-1998《鋼制壓力容器》和ASME《Boiler and Pressure Vessel Code，Sec．Ⅷ-Div．1～2，Pressure Vessel，copyright 2004》對(duì)平板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)作了有關(guān)規(guī)定。但是，對(duì)于圓平板開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還存在需要深入研究的問(wèn)題；對(duì)于矩形容器的設(shè)計(jì)，也沒(méi)有給出工程設(shè)計(jì)用的計(jì)算公式。為此，本文應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法對(duì)開(kāi)孔圓平板和矩形容器的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)對(duì)實(shí)心圓平板在幾種板殼連接型式下的力學(xué)模型進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，給出了有限元計(jì)算結(jié)果與解析解的應(yīng)力比值，由比值表明兩者的結(jié)果基本一致。同時(shí)分析了圓平板上的應(yīng)力分布特點(diǎn)。 (2)對(duì)開(kāi)孔率小于等于0.5、大于0.5以及開(kāi)矩形孔三種結(jié)構(gòu)的圓平板進(jìn)行了有限元應(yīng)力分析。當(dāng)圓平板開(kāi)孔率小于等于0.5時(shí)，研究了在2d范圍內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)的方法，對(duì)比了各種開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方式下的應(yīng)力曲線(xiàn)，結(jié)果表明圓平板在2d范圍內(nèi)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的方法能滿(mǎn)足平板應(yīng)力強(qiáng)度的要求，而當(dāng)前的各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中都沒(méi)有明確規(guī)定平板的補(bǔ)強(qiáng)范圍。采用GB150-1998《鋼制壓力容器》中均勻增加平蓋厚度的補(bǔ)強(qiáng)方法時(shí)，在孔邊2d范圍內(nèi)仍存在著較大的應(yīng)力集中，難以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果，這種現(xiàn)象對(duì)于開(kāi)孔直徑小的平蓋尤為明顯。 對(duì)于開(kāi)孔率大于0.5的圓平板結(jié)構(gòu)，平板與筒體連接處存在很大的邊緣應(yīng)力。當(dāng)平板與筒體的連接部位采用錐形段或圓角過(guò)渡時(shí)，有限元計(jì)算結(jié)果表明，兩者都能減小平板與筒體連接處的邊緣應(yīng)力，但是該局部區(qū)域仍存在較大的一次應(yīng)力加二次應(yīng)力；連接部位的有限元計(jì)算結(jié)果經(jīng)線(xiàn)性化處理后，一次應(yīng)力加二次應(yīng)力應(yīng)按3倍許用應(yīng)力進(jìn)行校核，同時(shí)還必須對(duì)平蓋和筒體的最大一次薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力分別用1.5倍許用應(yīng)力進(jìn)行校核。 對(duì)開(kāi)矩形孔的圓平板結(jié)構(gòu)，采用等效內(nèi)切圓的設(shè)計(jì)方法能夠滿(mǎn)足開(kāi)矩形孔圓平板主體部位的應(yīng)力強(qiáng)度要求，在矩形孔轉(zhuǎn)角處增加過(guò)渡圓角能夠顯著地減小孔邊的峰值應(yīng)力。 (3)應(yīng)用假想圓的設(shè)計(jì)方法，將矩形平板等效為圓平板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)還給出了矩形容器側(cè)板設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易公式，與相應(yīng)的等效圓法相比，兩者結(jié)果一致。上述的應(yīng)力強(qiáng)度分析能滿(mǎn)足矩形容器平板元件的應(yīng)力強(qiáng)度要求。 (4)對(duì)中心開(kāi)矩形孔的圓平板以及矩形容器進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)定，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元計(jì)算結(jié)果基本吻合。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH49
【圖文】：

帶筒體的實(shí)心圓平蓋模型網(wǎng)格圖

00000.44435455333 00000.55535535333建模時(shí)，采用四分之一軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計(jì)算。圖4一5是開(kāi)孔圓平蓋及其筒體的模型網(wǎng)格圖。平蓋采用Plane42面單元和Sohd45體單元，筒體采用Plane42面單元和Sben63殼單元，采用六面體劃分網(wǎng)格，在平蓋和板殼連接處設(shè)置細(xì)密的網(wǎng)格，單元數(shù)達(dá) 10000左右。約束時(shí)，在筒體末端施加Z方向位移約束，在對(duì)稱(chēng)面處施加對(duì)稱(chēng)約束。圖4一5中心開(kāi)圓孔的平蓋四分之一模型及網(wǎng)格

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 范奎;胡春陽(yáng);;摩托車(chē)輪輞應(yīng)力的有限元分析[J];湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

2 劉洪憲;金一;;鍋爐啟動(dòng)瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)有限元計(jì)算[J];東北電力大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

3 姜袁;陳燈紅;姚艷華;;有限元-無(wú)限元法在重力壩應(yīng)力分析中的應(yīng)用[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2009年03期

4 張格;徐曉明;;混凝土壩應(yīng)力分析中的灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用[J];科技咨詢(xún)導(dǎo)報(bào);2007年18期

5 韓曉娟;朱向東;;B3Q型懸臂取料機(jī)力學(xué)模型的建立與有限元分析[J];工程機(jī)械;2009年11期

6 李堅(jiān)波;王永生;孫存樓;;大側(cè)斜螺旋槳槳葉應(yīng)力分析[J];中國(guó)造船;2009年04期

7 張強(qiáng);張永峰;陳釗;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)槳軸有限元應(yīng)力分析[J];沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

8 徐e

本文編號(hào)：2725929