压力容器开孔补强参数化有限元分析开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:3637字

1. 研究目的与意义

压力容器在一些特定的部位需要接管进行相互的连接,一般运用于化工、食品等方面。

压力容器开孔以后,结构的连续性遭到破坏。

常规的补强设计方法容易造成材料的浪费,并且无法考虑压力容器的压力、强度和各几何参数的不确定性引起的误差,安全无法得到保证。

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2. 国内外研究现状分析

接管连通多个容器来传送原料,必须在容器上进行开孔。压力容器为了弥补开孔周围区域强度的下降而采取补强的措施。通过补强后,开孔处的应力将会减少,强度得到提高。补强方法有许多,均能在一定程度上缓解开孔引起的强度损失。

众所周知,压力容器在开孔后会产生一部分的应力集中,长时间的应力集中会使材料产生疲劳裂纹甚至发生泄漏爆炸。在应力集中处,其大小与开孔形状和材料有关。1991年,薛明德[1]研究了外国开孔接管的问题,根据国内的发展做出一定的措施。即在容器开孔处用不同材质的钢材进行焊接,并且有效的防止开孔处裂纹的产生,但是还是存在着焊接材料不过关的缺点。此项措施实施之前,国内在他研究的基础上进行了探讨,根据1993年程尧舜[2]对内压容器的应力集中的探讨,作出相应的改进。

国内外研究了一些开孔补强的方法,过去人们习惯性的用补强圈来进行补强,这种方法吴益勇[3]等人在1998年一起研讨压力容器接管设计中提出。即通过在容器壁另外焊接补强板增加开孔处的承载面积,均匀的布置在容器的内外两侧,避免产生附加弯矩和相应的弯曲应力。还有一种是整体补强,这是国内外最普遍使用的方法,条件限制比补强圈少,结构简单,焊缝容易检验等许多优点,在2001年刘宝庆[4]做出了相关的解释。这些设计方法只是在经验中总结的,实际相对而言还有较大的误差,不能精准的用在研究中。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:用数值分析的方法对容器开孔补强参数化做出分析。在查阅文献的基础上综述容器开孔的形状、大小、角度,一般设计方法、受力特点、有限元软件参数化设计的方法和国内外研究进展等。应用ANSYS软件中参数化设计模块,通过编写和VB的接口程序,对容器开孔补强进行参数化分析,使专业的有限元分析过程简化为在简单的界面上填写参数,完成计算,提高计算的效率。

时间安排:

1~3周:调研及查阅文献,翻译外文资料写出开题报告;

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4. 研究创新点

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