本文關鍵詞：燒結爐壓力容器的應力分析與可靠性分析

  更多相關文章： 燒結爐 壓力容器 應力分析 可靠性分析 優(yōu)化設計

【摘要】：隨著近代工業(yè)的發(fā)展，過程裝備的應用范圍正日益廣泛。燒結爐作為主要的過程裝備主要用于固體或者液體的傳熱和反應。由于過程裝備工作條件的特殊性，導致其壓力以及溫度通常較高。傳統(tǒng)壓力容器的設計方式逐漸不能完全確保其工作穩(wěn)定。壓力容器的傳統(tǒng)設計方法以安全系數(shù)法為主要理論。為了保證安全，，安全系數(shù)的取值一般較大，但是高的安全系數(shù)和高的安全度是不完全等同的。所以對其進行應力分析和可靠性分析勢在必行。本文首先對壓力容器設計方案進行了分析，通過分析其典型的設計方法對以燒結爐為代表的典型內壓容器進行了應力分析；依據(jù)概率分析方法中的二階矩法，結合有限元設計方法對經(jīng)典的內壓殼體及其不連續(xù)部分的可靠性分析進行了研究；根據(jù)應力分析結果及可靠性分析結果對燒結爐壓力容器進行了優(yōu)化，使燒結爐的應力以及結構有了很大改善。 本文基于無力矩理論基本方程、彈塑性力學和彈性平板的小撓度理論，得出內壓容器包括薄壁圓筒、厚壁圓筒、球形殼體、平板封頭等在不同條件下的應力表達式。根據(jù)得到的應力表達式結合可靠性分析中二階矩方法得出了薄壁圓筒、厚壁圓筒以及小撓度承壓平板的可靠性表達式。根據(jù)對不連續(xù)部分的應力分類方法與評估標準的分析，確定了壓力容器不連續(xù)部分極限載荷的分析方法，并運用有限元的計算方法得到結構不連續(xù)部位概率分析的方法，并對燒結爐壓力容器進行應力分析與可靠性分析并進行優(yōu)化。 對燒結爐傳統(tǒng)設計結果的進行應力分析、線性評估和可靠性評估的結果顯示：傳統(tǒng)設計方法的設計裕度較大。通過優(yōu)化設計使燒結爐在體積基本不變的情況下，應力峰值平均減少了15%。對燒結爐部分結構進行的拓撲分析，其質量減小了18%。
【關鍵詞】：燒結爐 壓力容器 應力分析 可靠性分析 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-18
• 1.1 論文研究背景以及意義9-10
• 1.2 壓力容器設計與應力分析的現(xiàn)狀以及發(fā)展10-12
• 1.3 可靠性科學的發(fā)展12-13
• 1.4 可靠性理論以及結構可靠性計算基本方法13-17
• 1.4.1 可靠性的基本原理13-14
• 1.4.2 結構可靠性工程算法14-17
• 1.5 論文研究的主要內容和方法17-18
• 第2章 壓力容器典型結構的應力分析18-26
• 2.1 概論18
• 2.2 回轉薄殼的應力分析18-21
• 2.2.1 無力矩理論與其基本方程19-20
• 2.2.2 無力矩理論的應用20-21
• 2.2.3 回轉薄殼不連續(xù)結構分析21
• 2.3 厚壁圓筒應力分析21-24
• 2.3.1 彈性應力22
• 2.3.2 彈塑性應力22-24
• 2.4 平板結構的應力分析24
• 2.5 小結24-26
• 第3章 壓力容器的可靠性設計26-39
• 3.1 典型殼體的可靠性設計26-32
• 3.1.1 概論26
• 3.1.2 圓筒的可靠度計算26-31
• 3.1.3 平蓋的可靠度計算31-32
• 3.2 壓力容器不連續(xù)部分的可靠性設計32-37
• 3.2.1 應力分類與強度限制32-35
• 3.2.2 壓力容器不連續(xù)結構極限載荷35
• 3.2.3 壓力容器不連續(xù)結構的可靠性設計35-37
• 3.3 小結37-39
• 第4章 壓力容器結構優(yōu)化的相關研究39-45
• 4.1 優(yōu)化及結構優(yōu)化39-40
• 4.2 結構優(yōu)化的數(shù)學模型40-44
• 4.2.1 形狀優(yōu)化的數(shù)學模型40-42
• 4.2.2 拓撲優(yōu)化的數(shù)學模型42-44
• 4.3 小結44-45
• 第5章 燒結爐的應力分析和可靠性分析及優(yōu)化設計45-72
• 5.1 燒結爐的應力分析45-52
• 5.1.1 燒結爐卡箍部分的應力分析45-47
• 5.1.2 燒結爐爐門的應力分析47-50
• 5.1.3 燒結爐爐體的應力分析50-52
• 5.2 燒結爐的可靠性分析52-58
• 5.2.1 燒結爐卡箍的可靠性分析52-54
• 5.2.2 燒結爐爐門的可靠性分析54-56
• 5.2.3 燒結爐爐體的可靠性分析56-58
• 5.3 燒結爐的優(yōu)化設計58-69
• 5.3.1 燒結爐卡箍的優(yōu)化設計59-62
• 5.3.2 燒結爐爐門的優(yōu)化設計62-65
• 5.3.3 燒結爐爐體的優(yōu)化設計65-69
• 5.4 部分零件的拓撲優(yōu)化69-71
• 5.5 小結71-72
• 第6章 論文的主要結論72-73
• 參考文獻73-76
• 在學研究成果76-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李云貴,趙國藩;結構可靠度的四階矩分析法[J];大連理工大學學報;1992年04期

2 貢金鑫,趙國藩;并聯(lián)結構體系可靠度的二次算法[J];工程力學;1998年04期

3 程耿東,蔡文學;結構可靠度計算的近似重要性抽樣方法及其應用[J];工程力學;1997年02期

4 李芳,凌道盛;工程結構優(yōu)化設計發(fā)展綜述[J];工程設計學報(機械·設備和儀器的開發(fā)技術);2002年05期

5 梁軍生,李泉永,楊道國,龔雨兵;倒裝焊微電子封裝結構參數(shù)的概率設計[J];桂林電子工業(yè)學院學報;2002年06期

6 金星,鐘群鵬,洪延姬;疲勞安全與壽命可靠性評估二次三階矩方法[J];固體力學學報;1998年04期

7 趙亞凡,宋明大;可靠性方法在壓力容器設計中的應用及探討[J];化工設計;2002年05期

8 李國強;李繼華;;二階矩矩陣法 關于相關隨機向量的結構可靠度計算[J];重慶建筑工程學院學報;1987年01期

9 孫廣先,馮元生;一種基于剩余強度衰減的疲勞壽命可靠性分析模型[J];機械強度;2000年02期

10 金偉良;結構可靠度數(shù)值模擬的新方法[J];建筑結構學報;1996年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃章俊;復雜結構設計的優(yōu)化方法和近似技術研究[D];東北大學;2010年

本文編號：991403