【摘要】：鋼制儲罐廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)中,橢圓形或錐形罐頂與筒節(jié)的連接結(jié)構(gòu)在內(nèi)壓作用下過渡段環(huán)向區(qū)域會出現(xiàn)屈曲變形。目前關(guān)于薄殼結(jié)構(gòu)過渡段內(nèi)壓屈曲變形特征相關(guān)研究較少,缺乏正確的解釋,因此基于規(guī)范的力學(xué)計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一定的不足或不合理之處。本文對內(nèi)壓作用下儲罐不同罐頂結(jié)構(gòu)與筒節(jié)過渡段變形特征進(jìn)行研究,目的是能對該類復(fù)雜變形問題有更為深入的認(rèn)識以便后續(xù)為相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和準(zhǔn)確設(shè)計提供參考,研究有著迫切的現(xiàn)實意義與廣泛的應(yīng)用前景。采用實驗和模擬相結(jié)合的方法,研究了六組不同徑高比的橢圓形罐頂-筒節(jié)試樣過渡段內(nèi)壓變形特征。在內(nèi)壓實驗中獲得了各個位置應(yīng)變和位移變化曲線,采用三維掃描儀獲得試樣實驗前后的初始和最終表面輪廓數(shù)據(jù)。通過有限元分析方法對掃描模型(含有真實初始幾何缺陷),進(jìn)行材料幾何雙非線性模擬計算。結(jié)果表明:徑高比越大,過渡段越容易發(fā)生向內(nèi)的屈曲變形,到達(dá)一定程度后又整體向外變形,使得屈曲皺褶最終得到削弱;每個試樣罐頂與筒節(jié)環(huán)縱焊縫處總會產(chǎn)生明顯的皺褶變形;對含真實初始幾何偏差的計算模型進(jìn)行雙非線性模擬所得的變形結(jié)果與實驗測量值吻合度較好。采用相同方法研究了六組不同半錐頂角的錐形罐頂-筒節(jié)試樣。結(jié)果表明:半錐頂角越大,過渡段更容易發(fā)生向內(nèi)的屈曲變形,在錐殼和筒節(jié)處都可見呈一定周期性不均勻分布的明顯波形;錐殼和筒節(jié)表面因初始幾何缺陷具有起伏的位置隨著升壓最終會形成明顯的屈曲波峰或波谷;應(yīng)用掃描模型進(jìn)行模擬計算得到的過渡段屈曲后形貌(位置、波數(shù)、形狀)與實驗結(jié)果相近;這類內(nèi)壓屈曲變形行為具有穩(wěn)定的特征,變形的性質(zhì)始終保持不變,屬于極值點(diǎn)屈曲問題,且內(nèi)部壓力值無法觀測到明顯的突變。用一致缺陷模態(tài)法構(gòu)造不同缺陷幅值的錐殼模型進(jìn)行非線性分析,并與對應(yīng)掃描模型計算結(jié)果對比后可知,雖然兩者變形結(jié)果存在一定的差異性,但是在缺陷未知的情況下,可采用這種方法選取合適的e/t值進(jìn)行模擬計算來等效研究真實結(jié)構(gòu)的變形情況�？偨Y(jié)全文,通過內(nèi)壓實驗,形貌掃描以及數(shù)值模擬等研究工作,清楚掌握了儲罐不同罐頂結(jié)構(gòu)與筒節(jié)過渡段變形規(guī)律以及典型特征,同時基于真實幾何缺陷模型的材料幾何雙非線性模擬計算方法經(jīng)實驗驗證具有較高的準(zhǔn)確度,進(jìn)一步表明可采用這種方法對類似不同薄殼結(jié)構(gòu)的變形問題進(jìn)行求解分析。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE65;TQ053.2
【圖文】：

力特點(diǎn)以回轉(zhuǎn)殼體的形式應(yīng)用在壓力容器中，工程上一般把（本文主要研究薄殼結(jié)構(gòu)在內(nèi)壓下的大變形問題，因此首殼在內(nèi)壓下的受力情況。論可知，內(nèi)壓作用下標(biāo)準(zhǔn)橢圓形殼體（長軸半徑 a/短軸 所示，經(jīng)向應(yīng)力φ在頂點(diǎn)為最大值，為拉伸薄膜應(yīng)力，減小，在底邊為最小值，此時與連接的圓柱殼的軸向應(yīng)最大處為與經(jīng)向應(yīng)力相等，雖然也是沿著經(jīng)線逐漸減小在底邊處為達(dá)到最小。圓形結(jié)構(gòu)長短軸之比 a/b＞ 2 時都存在，即在過渡段至 a/b 的增大，對應(yīng)的壓縮應(yīng)力也就越大。因此結(jié)構(gòu)的失有穩(wěn)定性問題。目前 GB/T 150 中規(guī)定橢圓封頭長短軸題的影響。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)型）、方向、大小不一樣，目前按照分布規(guī)律如圖 1-3 所示1.2 時，最大應(yīng)力為環(huán)向拉伸應(yīng)力，出現(xiàn)在底邊位置。b 2.5 時，最大應(yīng)力為經(jīng)向拉伸應(yīng)力，出現(xiàn)在過渡區(qū)的內(nèi)5 時，最大應(yīng)力為環(huán)壓縮應(yīng)力，出現(xiàn)在過渡區(qū)的外表面＞ 2 的薄壁橢圓形殼體，在內(nèi)壓作用下在過渡區(qū)會產(chǎn)生變形，且由于該問題較為復(fù)雜，尚沒有準(zhǔn)確的理論公僅是通過規(guī)定最小厚度來保證內(nèi)壓作用下的穩(wěn)定性。

導(dǎo)致失穩(wěn)而發(fā)生變形，且由于該問題較為復(fù)雜，尚沒有準(zhǔn)確的理論公式能描述，因 GB/T 150 中也僅是通過規(guī)定最小厚度來保證內(nèi)壓作用下的穩(wěn)定性。圖 1-2 橢圓形殼體與圓柱殼的變形協(xié)調(diào)[1]

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2761957