本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口外螺紋磨損數(shù)值分析

  更多相關(guān)文章： 長(zhǎng)管拖車 外螺紋 氣瓶 ANSYS 磨損 修復(fù)方法

【摘要】：長(zhǎng)管拖車是一種氣體運(yùn)輸設(shè)備,由多個(gè)大容積氣瓶安裝在汽車拖車底盤連接的框架或者將多個(gè)大體積氣瓶用綁帶固定在拖車底盤上,同時(shí)將氣瓶頭部連通用來輸送可壓縮性氣體,氣瓶體積大且承壓高,運(yùn)輸效率高;可將氣體輸送到所有通公路的地方,覆蓋范圍廣。近年來,伴隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的高速發(fā)展,長(zhǎng)管拖車在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。在長(zhǎng)管拖車定期檢驗(yàn)過程中,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口外螺紋存在磨損現(xiàn)象,螺紋牙磨損嚴(yán)重,為減少經(jīng)濟(jì)的損失,常需要重新加工瓶口外螺紋,然而多次加工螺紋易導(dǎo)致瓶口壁厚材料減少,變薄,無法滿足規(guī)范要求,同時(shí)其壁厚無法承受工作載荷而發(fā)生泄露,發(fā)生事故。本文受國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013QK021)和國(guó)家公益性行業(yè)(質(zhì)檢)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201210020)的資助,對(duì)長(zhǎng)管拖車進(jìn)行了基本闡述,同時(shí)應(yīng)用ANSYS建立長(zhǎng)管拖車氣瓶有限元模型,計(jì)算不同工況下氣瓶應(yīng)力及氣瓶瓶口外螺紋應(yīng)力分布,本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)建立了帶有氣瓶瓶口、銷釘、支撐鋼板及法蘭的整體的三維1/4圓軸對(duì)稱有限元模型,進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的線彈性分析,結(jié)果表明:在內(nèi)壓載荷作用下,氣瓶瓶口外螺紋首圈嚙合螺紋牙根部承受的等效應(yīng)力是最大的,隨著連接螺紋數(shù)增加,螺紋等效應(yīng)力依次降低;在內(nèi)壓、自重與慣性載荷的共同作用下,首圈嚙合螺紋等效應(yīng)力最大,隨著連接螺紋增多,螺紋的等效應(yīng)力逐漸降低;慣性載荷和氣瓶自重作用對(duì)螺紋的應(yīng)力作用都很微弱;慣性載荷加劇了兩頭瓶口外螺紋應(yīng)力分布的不均勻性,其中前瓶口外螺紋的等效應(yīng)力比后瓶口外螺紋的等效應(yīng)力小,當(dāng)長(zhǎng)管拖車不均勻行駛,氣瓶后瓶口的螺紋應(yīng)力最大;氣瓶前瓶口螺紋磨損沒有后瓶口磨損嚴(yán)重;防轉(zhuǎn)銷釘建議采用斜45°插入氣瓶與法蘭之間,不僅避免氣瓶瓶口切削大量材料,而且其受力較好,能夠提高氣瓶瓶口原料利用率。(2)建立了帶有法蘭、支撐鋼板與氣瓶瓶口二維軸對(duì)稱有限元模型,其中瓶口外螺紋規(guī)格采用UN螺紋和G螺紋,進(jìn)行了彈塑性分析,其結(jié)果表明:在受內(nèi)壓載荷下G螺紋首圈受力優(yōu)于UN螺紋首圈受力;在受慣性載荷與內(nèi)壓載荷共同作用的工況下G螺紋的受力要優(yōu)于UN螺紋的受力;而在受慣性載荷工況下,UN螺紋受力要優(yōu)于G螺紋受力。(3)結(jié)合工程情況,設(shè)計(jì)了一種新的長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口修復(fù)方法,延長(zhǎng)氣瓶使用壽命。具體方法是:剔除瓶口殘余磨損螺紋,在瓶口處熱套襯環(huán),在襯環(huán)上重新加工螺紋來補(bǔ)償瓶口外螺紋磨損。應(yīng)用厚壁圓筒彈性力學(xué),證實(shí)此修復(fù)方法是可行的。應(yīng)用ANSYS Workbench建立長(zhǎng)管拖車氣瓶與襯環(huán)的有限元模型,進(jìn)行了帶襯環(huán)結(jié)構(gòu)氣瓶瓶口預(yù)應(yīng)力分析,其結(jié)果與理論公式相比較驗(yàn)證了已建立的有限元模型正確性;進(jìn)行了實(shí)際模型與簡(jiǎn)化模型瓶口等效應(yīng)力對(duì)比分析、帶襯環(huán)結(jié)構(gòu)氣瓶瓶口內(nèi)壓應(yīng)力分析、套合界面氣瓶瓶口外壓屈曲分析、套合界面瓶體周向轉(zhuǎn)動(dòng)分析和套合界面瓶體軸向移動(dòng)分析,其分析結(jié)果表明襯環(huán)與長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口在最小過盈量裝配,即可滿足安全要求。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)管拖車 外螺紋 氣瓶 ANSYS 磨損 修復(fù)方法
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 符號(hào)說明7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-14
• 1.2 長(zhǎng)管拖車簡(jiǎn)述14-19
• 1.2.1 長(zhǎng)管拖車氣瓶基本要求15-17
• 1.2.2 氣瓶及附件定期檢驗(yàn)17-19
• 1.2.3 長(zhǎng)管拖車氣瓶及支撐機(jī)構(gòu)19
• 1.3 長(zhǎng)管拖車應(yīng)用現(xiàn)分析19-20
• 1.4 長(zhǎng)管拖車瓶口螺紋國(guó)內(nèi)外失效研究20-22
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.1 課題來源22
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容22-23
• 第二章 長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口螺紋應(yīng)力分析23-35
• 2.1 螺紋破壞的規(guī)律23-27
• 2.2 摩擦定律與滑動(dòng)摩擦簡(jiǎn)述27-28
• 2.3 長(zhǎng)管拖車氣瓶外螺紋受力有限元分析28-32
• 2.3.1 氣瓶建模、定義材料、劃分網(wǎng)格29
• 2.3.2 載荷與約束29-30
• 2.3.3 結(jié)果計(jì)算與分析30-32
• 2.4 防轉(zhuǎn)銷釘不同位置對(duì)瓶口強(qiáng)度的有限元分析32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 兩種外螺紋規(guī)格的長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口應(yīng)力分析35-47
• 3.1 UN螺紋受力分析35-39
• 3.1.1 建立計(jì)算模型35-36
• 3.1.2 材料模型36
• 3.1.3 接觸設(shè)置與載荷約束36-37
• 3.1.4 內(nèi)壓載荷作用下的應(yīng)力分析37-38
• 3.1.5 慣性載荷作用下的應(yīng)力分析38
• 3.1.6 內(nèi)壓與慣性載荷共同作用下的應(yīng)力分析38-39
• 3.2 G螺紋受力分析39-42
• 3.2.1 建立計(jì)算模型39-40
• 3.2.2 材料模型40
• 3.2.3 接觸設(shè)置與載荷約束40
• 3.2.4 內(nèi)壓載荷作用下的應(yīng)力分析40-41
• 3.2.5 慣性載荷作用下的應(yīng)力分析41-42
• 3.2.6 內(nèi)壓與慣性載荷共同作用下的應(yīng)力分析42
• 3.3 原UN瓶口徑采用G螺紋結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析42-45
• 3.3.1 計(jì)算模型42-43
• 3.3.2 材料模型43
• 3.3.3 接觸設(shè)置與載荷約束43
• 3.3.4 內(nèi)壓載荷作用下的應(yīng)力分析43-44
• 3.3.5 慣性載荷作用下的應(yīng)力分析44-45
• 3.3.6 內(nèi)壓與慣性載荷共同作用下的應(yīng)力分析45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 長(zhǎng)管拖車氣瓶瓶口修復(fù)方法分析47-71
• 4.1 修復(fù)方法理論分析48-51
• 4.2 修復(fù)方法有限元分析51-68
• 4.2.1 帶襯環(huán)結(jié)構(gòu)氣瓶瓶口預(yù)應(yīng)力分析52-56
• 4.2.2 實(shí)際模型與簡(jiǎn)化模型瓶口等效應(yīng)力對(duì)比分析56-59
• 4.2.3 帶襯環(huán)結(jié)構(gòu)氣瓶瓶口內(nèi)壓應(yīng)力分析59-62
• 4.2.4 套合界面氣瓶瓶口外壓屈曲分析62-64
• 4.2.5 套合界面瓶體周向轉(zhuǎn)動(dòng)分析64-66
• 4.2.6 套合界面瓶體軸向移動(dòng)分析66-68
• 4.3 本章小結(jié)68-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-75
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-75
• 5.2.1 長(zhǎng)管拖車慣性載荷測(cè)試72
• 5.2.2 長(zhǎng)管拖車整體有限元分析72
• 5.2.3 氣瓶外螺紋磨損實(shí)驗(yàn)分析72-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果83

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本文編號(hào)：604622