發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 17:48

　　 鑄鐵烘缸屬特種鑄鐵壓力容器，廣泛運(yùn)用于造紙工業(yè)中的紙幅干燥，產(chǎn)品遍布全國各地。本文圍繞我國鑄鐵烘缸現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中所存在的一些重大不足，全面分析烘缸在工作狀態(tài)下的受力狀況，并在此基礎(chǔ)上研究烘缸合理、可靠的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 首先建立了一種更為精確地模擬缸蓋與缸體法蘭間相互接觸狀況的烘缸有限元計(jì)算模型，對(duì)國內(nèi)最具代表性、最常用的烘缸運(yùn)用該模型進(jìn)行應(yīng)力分析和應(yīng)力實(shí)測(cè)，由此驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性，同時(shí)獲得烘缸在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分布狀況。由該計(jì)算模型計(jì)算獲得國內(nèi)所有常用規(guī)格烘缸的螺栓力，據(jù)此提出螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算的方法。此外，在計(jì)算獲得缸體法蘭螺栓孔局部高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力水平后，由斷裂力學(xué)分析發(fā)生脆性斷裂的可能性，并提出烘缸缸體與缸蓋聯(lián)接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。 通過分析灰口鑄鐵矩形截面梁在純彎曲和拉彎組合作用下極限載荷行為，提出灰口鑄鐵矩形截面梁極限載荷的計(jì)算方法，由此確定灰口鑄鐵壓力容器受壓元件的極限設(shè)計(jì)方法。通過φ914mm烘缸缸蓋的爆破試驗(yàn)和非線性有限元分析，研究將這灰口鑄鐵極限載荷理論運(yùn)用于烘缸缸蓋設(shè)計(jì)的可行性，從而為烘缸缸蓋提供設(shè)計(jì)計(jì)算原則。 為設(shè)計(jì)計(jì)算烘缸法蘭及錐頸的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)尺寸要求，建立以簡體、具有斜面的變厚度圓柱殼的錐頸及具有一定厚度圓環(huán)的法蘭環(huán)為解析解的計(jì)算模型，進(jìn)行應(yīng)力求解，將該理論解與有限元分析及應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，驗(yàn)證該解結(jié)果的正確性。通過運(yùn)用本理論解法對(duì)各規(guī)格烘缸不同錐頸過渡尺寸的應(yīng)力求解，研究錐頸過渡尺寸對(duì)該結(jié)構(gòu)段應(yīng)力水平的影響情況，并由此提出過渡結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。 針對(duì)托輥線壓載荷作用下烘缸的受力分析，本文根據(jù)薄壁圓柱殼在線壓載荷作用下的Hoff理論解，在運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)14組常用烘缸參數(shù)進(jìn)行編程計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，對(duì)Mangelsdorf近似解作了修正，并由最小二乘法導(dǎo)出殼體中部截面環(huán)向應(yīng)力次大值的近似計(jì)算式。通過對(duì)多種載荷作用寬度的線壓作用下的圓柱殼的有限元應(yīng)力計(jì)算，研究線壓作用寬度對(duì)理論解的影響。在對(duì)φ2500mm實(shí)物烘缸進(jìn)行有限元分析和應(yīng)力實(shí)測(cè)比較驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分析由圓柱殼作為計(jì)算模型獲得的理論解運(yùn)用于烘缸所產(chǎn)生的誤差，由此檢驗(yàn)本文導(dǎo)出的應(yīng)力計(jì)算近似式運(yùn)用于烘缸托輥線壓載荷作用下的應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性。 通過對(duì)一帶內(nèi)拉筒結(jié)構(gòu)烘缸在線壓載荷作用下的有限元應(yīng)力分析，研究該類結(jié)構(gòu)烘缸的應(yīng)力分布狀況與普通型烘缸的差異及運(yùn)用本文導(dǎo)出計(jì)算式進(jìn)行最高和最低應(yīng)力計(jì)算的可行性。本文還在分析灰口鑄鐵烘缸疲勞特性的基礎(chǔ)上，對(duì)該烘缸進(jìn)行疲勞分析，以此說明烘缸疲勞分析設(shè)計(jì)的方法。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2002
【中圖分類】：TH49
【部分圖文】：

計(jì)算模型中就不包含該外圓部分。烘缸整體有限元應(yīng)力分析模型、載荷及邊界條件如圖2一2所示。計(jì)算采用八節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱等參數(shù)單元，在計(jì)算模型中，將缸體法蘭與缸蓋法蘭在螺栓部位以共同節(jié)點(diǎn)相連接，代替螺栓的作用。汗汗汗住住住塑塑毖絲l娜時(shí)...rrr乍{叫叫}}}}}}}}}}}}}}{{{{{{{}}}}}}}…………}}}}}}}圖2一2有限元分析模型、載荷及邊界條件缸體法蘭與缸蓋法蘭的接觸情況的模擬是采用有限元法求解的關(guān)鍵。由于螺栓聯(lián)接作用，缸體法蘭與缸蓋法蘭不可能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，而且可準(zhǔn)確確定螺栓兩側(cè)為發(fā)生接觸部位，因此采用解決該接觸問題的物理模型為節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)模式，即將缸蓋與缸體法蘭的接觸面劃成相同的網(wǎng)格，組成一一對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，并假設(shè)兩接觸體的接觸力通過節(jié)點(diǎn)傳遞。接觸分析是一種典型的邊界非線性問題。I一DeasMasterSeries軟件具有定義和分析時(shí)幾何模型面與面(或單元表面之間)接觸影響的功能，其求解器采用面對(duì)面的接觸算法1591。首先

具有多種結(jié)果的提取和派生工具用來生成分析報(bào)告[62】。采用本文引入接觸單元建立起來的計(jì)算模型，對(duì)中2500rorn烘缸在0.3MPa內(nèi)壓載荷作用下，計(jì)算所得缸體與缸蓋法蘭局部變形狀況和接觸單元力分布云圖如圖2一5所示。/一—一—.“.刃圖2一5變形狀況和接觸單元力分布云圖烘缸在內(nèi)壓作用下，為滿足缸體與缸蓋聯(lián)接處的變形協(xié)調(diào)要求，勢(shì)必在缸體法蘭和缸蓋法蘭位置產(chǎn)生彎曲力矩，在彼此彎矩作用下，缸蓋與缸體法蘭接觸面上靠近止口的這一側(cè)附近會(huì)有分離趨向，接觸面上應(yīng)力趨向于零，而在靠近外端部一側(cè)會(huì)發(fā)生相互擠壓，接觸面上應(yīng)為受壓。由圖2一5計(jì)算獲得的變形狀況和接觸單元力分布云圖可見，缸體與缸蓋法蘭接觸面上，靠螺栓內(nèi)側(cè)有微小的分離，該處接觸單元力為零;而靠近螺栓外側(cè)，缸體與缸蓋緊貼在一起，作用著較大的擠壓力，這與此力學(xué)分析結(jié)果完全一致。此外，缸體與缸蓋的變形狀況也符合力學(xué)原理

其有限元計(jì)算模型系按前所述的要求而建立起來的，最終模型共劃分單元2668個(gè)，其中接觸單元46個(gè)，共有節(jié)點(diǎn)8438個(gè)。計(jì)算獲得在內(nèi)壓0.3MPa作用下的缸體與缸蓋的應(yīng)力分布狀況，其第一主應(yīng)力分布彩圖如圖2一6所示。哺漢l‘l，!:l:!:!.!:圖2一6中25O0rnnl烘缸第一主應(yīng)力分布云圖烘缸的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試在水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行，缸體應(yīng)變片分布如圖2一7所示，缸

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張好東;李云振;李小童;陳照和;;鑄鐵烘缸壓力容器有限元分析及水壓試驗(yàn)的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2010年11期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 楊俊;旋片干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];東北大學(xué);2009年

2 田明德;焊接Yankee烘缸的設(shè)計(jì)與分析[D];山東輕工業(yè)學(xué)院;2012年

本文編號(hào)：2807931