發(fā)布時(shí)間：2017-09-15 10:32

  本文關(guān)鍵詞：全焊接球閥閥體應(yīng)力分析與評(píng)定

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和制造水平的不斷提高,閥門的生產(chǎn)也在向著高溫、高壓、大口徑、高密封等高參數(shù)方向發(fā)展,同時(shí)也希望閥門的制造在充分保證安全性的前提下,盡可能做到經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于高壓大口徑的全焊接球閥,若按原有的以經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ)的“常規(guī)設(shè)計(jì)”方法(Design by Rules)進(jìn)行設(shè)計(jì),其口徑超出了常規(guī)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)公式的適用范圍,只能依靠實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)行對(duì)比分析設(shè)計(jì),這樣會(huì)導(dǎo)致成本提高和設(shè)計(jì)周期延長(zhǎng),而設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品雖然可以保證安全性,但卻不能保證經(jīng)濟(jì)性。 “分析設(shè)計(jì)”方法(Design by analysis)與有限單元法(Finite Element Analysis)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析中的重要手段。由于失效準(zhǔn)則的選取不同,“分析設(shè)計(jì)”方法與有限單元法考慮到局部應(yīng)力對(duì)整體應(yīng)力的影響,并且根據(jù)引起應(yīng)力的原因?qū)?yīng)力進(jìn)一步分類判定,在保證強(qiáng)度的前提下,放寬了應(yīng)力的限制條件,對(duì)大口徑閥門而言,將大幅度節(jié)省材料,降低成本。本文將NPS56Class900的全焊接球閥為例： 首先,采用分析設(shè)計(jì)方法,通過彈性力學(xué)、板殼理論的基本公式,對(duì)閥體危險(xiǎn)截面的應(yīng)力進(jìn)行分析,并確定了應(yīng)力與壁厚之間的計(jì)算關(guān)系,將應(yīng)力分析所得結(jié)果進(jìn)一步劃分為一次薄膜應(yīng)力Pm,一次彎曲應(yīng)力Pa和二次應(yīng)力Q,根據(jù)JB4732-95《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的判定要求對(duì)各類應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行限制。在滿足各類應(yīng)力強(qiáng)度的條件下,確定了閥體壁厚。 其次,根據(jù)計(jì)算所得壁厚,應(yīng)用有限元的方法,采用ANSYS Workbench軟件,對(duì)閥體進(jìn)行工作狀態(tài)下的數(shù)值模擬計(jì)算。對(duì)運(yùn)算結(jié)果中應(yīng)力集中處的應(yīng)力進(jìn)行應(yīng)力線性化處理,從而得到各類應(yīng)力,加以判定,驗(yàn)證“分析設(shè)計(jì)”方法所得壁厚是否符合強(qiáng)度要求。 最后,將通過“分析設(shè)計(jì)”準(zhǔn)則所得壁厚與按“常規(guī)設(shè)計(jì)”準(zhǔn)則確定的壁厚進(jìn)行比較,以體現(xiàn)“分析設(shè)計(jì)”方法與有限單元法在閥門設(shè)計(jì)中的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：全焊接球閥 分析設(shè)計(jì) 危險(xiǎn)截面 應(yīng)力分類 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 全焊接球閥的應(yīng)用12-13
• 1.1.2 應(yīng)力分析的意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 全焊接球閥的發(fā)展14-15
• 1.2.2 應(yīng)力分析理論現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 全焊接球閥設(shè)計(jì)中的應(yīng)力分析16
• 1.3 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第2章 應(yīng)力分類與強(qiáng)度評(píng)定18-30
• 2.1 壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范介紹18-19
• 2.1.1 “常規(guī)設(shè)計(jì)”規(guī)范(Design by rule)18-19
• 2.1.2 “分析設(shè)計(jì)”規(guī)范(Design by analysis)19
• 2.2 應(yīng)力分類簡(jiǎn)介19-21
• 2.2.1 一次應(yīng)力20
• 2.2.2 二次應(yīng)力20-21
• 2.2.3 峰值應(yīng)力21
• 2.3 應(yīng)力分類法原理21-23
• 2.4 應(yīng)力分類評(píng)定23-24
• 2.5 應(yīng)力分類方法24-28
• 2.5.1 應(yīng)力線性化法24-27
• 2.5.2 一次結(jié)構(gòu)法27-28
• 2.6 全焊接球閥的應(yīng)力分類28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第3章 有限元分析方法30-36
• 3.1 有限元分析介紹30-31
• 3.2 常用有限元分析軟件31-33
• 3.2.1 LS-DYNA軟件31-32
• 3.2.2 DYTRAN軟件32
• 3.2.3 ABAQUS軟件32
• 3.2.4 ADINA軟件32-33
• 3.2.5 NASTRAN軟件33
• 3.2.6 ALGOR軟件33
• 3.2.7 COSMOS軟件33
• 3.2.8 ANSYS軟件33
• 3.3 發(fā)展趨勢(shì)33-35
• 3.4 運(yùn)用WORKBENCH分析閥體應(yīng)力35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 分析設(shè)計(jì)法計(jì)算全焊接球閥閥體應(yīng)力36-43
• 4.1 閥體計(jì)算模型簡(jiǎn)化處理36-37
• 4.1.1 閥體結(jié)構(gòu)分析36
• 4.1.2 閥體受力分析36
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)及受力簡(jiǎn)化36-37
• 4.2 危險(xiǎn)界面的內(nèi)力與變形分析37-38
• 4.3 危險(xiǎn)截面邊緣解分析38-41
• 4.3.1 球殼邊緣位移分析40
• 4.3.2 筒體邊緣位移分析40-41
• 4.4 閥體應(yīng)力計(jì)算41-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 第5章 實(shí)例分析43-51
• 5.1 全焊接球閥閥體參數(shù)43
• 5.2 按“常規(guī)設(shè)計(jì)”分析計(jì)算閥體壁厚43-44
• 5.3 按“分析設(shè)計(jì)”分析計(jì)算閥體壁厚44-46
• 5.3.1 彈簧密封力FM計(jì)算44-45
• 5.3.2 危險(xiǎn)截面應(yīng)力分析45-46
• 5.4 數(shù)值模擬應(yīng)力分析46-49
• 5.4.1 前置處理46-48
• 5.4.2 計(jì)算求解48
• 5.4.3 后置處理48-49
• 5.5 結(jié)果對(duì)比分析49-50
• 5.5.1 閥門安全性評(píng)定49-50
• 5.5.2 閥門經(jīng)濟(jì)性評(píng)定50
• 5.6 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論與展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：856006