内压带折边变径段和薄壁凸形封头的计算软件开发开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1319字

1. 研究目的与意义

承受内压和轴向载荷的带折边变径段和内压薄壁凸形封头是化工设备中的承压零件。其设计计算的方法较常用的零件复杂,通常包含大量的结构相同,尺寸不同的标准化零部件,设计这些不同规格的标准件时,往往需要查询相同的国家标准,套用相同的计算公式。这些重复性的劳动,增加了设计工作量,并且计算时涉及大量的公式、查阅图表,效率低下,精度也得不到保证。因此,在设计带折边变径段和内压薄壁凸形封头时需要一种直观、方便、快速、准确的设计标准件的方法。Microsoft 公司推出的Visual Basic for windows是一种完全支持结构化编程的高级语言,设计过程可视,设计思路面向对象。

本课题将应用VB开发工具,把大量的公式、图表编入程序,方便调用,使得人们从繁琐的分析过程中解脱出来,大大减少计算量,缩短周期,为零件设计提供便捷。

2. 国内外研究现状分析

在石油化工生产中,变径段作为封头的类别之一,广泛应用在各种压力容器的设计中。例如在设计列管换热器时,在该类换热器壳体两端的进出口部位,设置变径段,内部设计导流筒,以改变流体的进出方向,使壳程进出口距管板两端滞流区域减少为零,充分利用有效的换热面积,也就是说,在原有换热面积未发生改变的情况下,换热效率有了很大提高,解决了生产中换热效率不足的问题[1]。变径段结构的使用,必然会在壳体连接边缘产生不连续应力。在载荷应力和不连续应力的联合作用下,变径段部位及变径段和塔体连接部位必将成为塔设备强度的一个薄弱环节[2]

在相应的设计规范(GB150-1998)中,变径段的结构形式和强度计算方法已有介绍和推荐。

在此基础上,关于变径段结构分析和强度计算,国内外学者也都做了大量的研究工作。1991年张永维和王荣贵[3]在对管壳式固定管板换热器导流筒的锥形变径段进行了应力测试和应力分析后认为, 在现行压力容器设计标准[4]中,锥形变径段的壁厚取决于锥体小端的计算壁厚。同时变径段的经向长度及加强区往往很长。用此变径段作管壳式换热器的导流筒,不但其结构庞大,且还 给设计、制造和使用增加了难度。并为此提出了以壳体大端壁厚为变径段壁厚,小端不必加厚及不另设加强区的设计计算方法。1993年江楠[5]在理论解析解的基础上,对同时承受内压和轴向载荷的压力容器带折边变径段提出了简便易行的壁厚设计公式,可供工程设计中应用与参考。2007年王均有[1]先从设计着手,按反向曲线形式设计变径段,在多年的设计和制造中,总结出了反向曲线变径段的设计和制造经验公式以及反向曲线变径段的制造工艺程序。由于变径段在结构上虽然属于旋转壳体,但在多种载荷联合作用下,很难求得变径段部位应力的解析解,实验解也不可行,数值解的研究也少有报道,基于上述的原因,伍星[2]于2010年针对某一塔设备变径段的结构设计问题,根据工艺要求和制造的可行性,进行变径段结构分析,确定结构形式,根据塔设备的受载情况,进行变径段结构受力分析和载荷计算,应用有限元技术,对变径段结构进行参数化计算,获得了满足工艺条件、具有较好强度和良好制造性的变径段结构,为塔设备变径段提供了最佳结构和设计计算方法。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:编制内压带折边变径段和薄壁凸形封头的设计计算软件,全面熟悉和掌握内压带折边变径段和薄壁凸形封头的计算内容和方法。编制设计计算软件后上机调试通过并验证。对设计计算中有关计算图表正确处理。

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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