【摘要】：食品超高壓滅菌是一種新型高效的食品加工處理方法,具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景,根據(jù)不同食品的種類要求工作壓力范圍為150MPa-700MPa,同時(shí)存在頻繁的加卸載過程,故要求承壓容器具有極高的承載能力,同時(shí)具有較高的抗疲勞性能。本文針對(duì)各種典型超高壓滅菌筒體結(jié)構(gòu),包括自增強(qiáng)筒體、繞絲式筒體、雙層縮套筒體等,對(duì)其極限承壓性能和抗疲勞性能開展系統(tǒng)的理論分析及數(shù)值模擬分析,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)自增強(qiáng)筒體的極限承載能力分別開展了理論分析和數(shù)值仿真研究,揭示了自增強(qiáng)技術(shù)可以有效提高筒體結(jié)構(gòu)極限承載能力的機(jī)理,以等效應(yīng)力最小為目標(biāo),得到包括最佳超應(yīng)變度在內(nèi)的自增強(qiáng)優(yōu)化參數(shù)。通過仿真結(jié)果和理論解的比較,分析了材料硬化和包辛格效應(yīng)對(duì)自增強(qiáng)效果的影響。(2)開展了自增強(qiáng)改善筒體疲勞特性的仿真研究。開發(fā)了基于塑性應(yīng)變累積的材料失效準(zhǔn)則用戶子程序UMAT,結(jié)合Abaqus軟件分析自增強(qiáng)殘余應(yīng)力對(duì)裂紋萌生的抑制效果�；贔atigue軟件中的裂紋擴(kuò)展模塊,仿真分析了超應(yīng)變度、工作壓力等自增強(qiáng)參數(shù)對(duì)裂紋擴(kuò)展壽命的影響規(guī)律。(3)針對(duì)繞絲筒體的極限承載能力開展了理論分析和數(shù)值仿真研究,通過理論分析得到了包括纏繞層內(nèi)外徑及預(yù)緊力在內(nèi)的若干優(yōu)化參數(shù),通過理論和仿真結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證仿真模型的基礎(chǔ)上,仿真研究了不同繞絲斷面的作用效果,確定了優(yōu)化的繞絲斷面。(4)針對(duì)雙層縮套筒體結(jié)構(gòu)的極限承載能力分別開展了理論分析和數(shù)值仿真研究,通過兩者對(duì)比驗(yàn)證理論和仿真方法的正確性,得到了包括過盈量和內(nèi)外筒徑比在內(nèi)的優(yōu)化參數(shù)。綜合比較了自增強(qiáng)筒體、繞絲式筒體、雙層縮套筒體的應(yīng)力分布規(guī)律和承載力水平,為根據(jù)工作要求選擇合適筒體結(jié)構(gòu)提供參考。
【圖文】：

逡逑１．３食品起高壓加工容器的特點(diǎn)逡逑陳壽鵬（１９９６）綜述了高壓處理裝置的類型、結(jié)構(gòu)和性能，如圖１－１所示，逡逑在食品超高壓加工中，存在兩種加壓方式，直接加壓式其高壓容器是由容器筒體逡逑和活塞構(gòu)成，包裝后的食品和水介質(zhì)在高壓容器中，通過活塞壓縮水介質(zhì)的體積逡逑從而產(chǎn)生超高壓力，這種結(jié)構(gòu)較為緊湊但是容積較小，多用于科研實(shí)驗(yàn)。間接加逡逑壓裝置由超高壓筒體、增壓泵，管線等組成，通過外部高壓泵產(chǎn)生壓力將水介質(zhì)逡逑不斷泵入超高壓筒體，從而產(chǎn)生超高壓力，間接加壓裝置筒體體積較大，適用于逡逑工業(yè)生產(chǎn)。超高壓容器的容積范圍０．６？２１０Ｌ，工作壓力根據(jù)食品處理方法１５０？逡逑７００ＭＰａ，，因?yàn)閴毫^大會(huì)導(dǎo)

ｍｍ逡逑圖２－１不同徑比下周向應(yīng)力的分布逡逑由圖２－丨可看出，隨著徑比不斷增大，雖可降低內(nèi)壁處的最大應(yīng)力峰值，但逡逑壁厚內(nèi)的應(yīng)力分布均勻程度將顯著惡化，當(dāng)徑比火２１０時(shí)，０．４倍壁厚以外區(qū)域逡逑應(yīng)力極低，使其材料得不到有效利用。逡逑由第四強(qiáng)度理論計(jì)算材料等效應(yīng)力：逡逑ＣＴｅｑ邋＝及［（ＣＴ，邋－邐）２邋＋邋（Ａ邋－邋）２邋＋邋（Ｈ邋）２邋］邐（２－２）逡逑代入筒體內(nèi)壁各向應(yīng)力可得：逡逑ａ邋－２／＾１邐（９．３）逡逑ａ－￣邋Ｋ２－ｌ邐（）逡逑當(dāng)逡逑尸令邐（２－４）逡逑則逡逑（Ｊ＾－＾￣＼（Ｊｓ＞＜７ｓ邐（２＿５）逡逑故當(dāng)工作內(nèi)壓／｝２＾＝０．５８（７５時(shí)，按照第四強(qiáng)度理論，此時(shí)無論尤取多大，逡逑即壁厚無論多厚，其內(nèi)壁表面均將進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)。逡逑１４逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS203

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本文編號(hào)：2618671