新型兩槽型鋼帶纏繞容器筒體承力性能仿真分析

1、新型兩槽型鋼帶纏繞容器筒體承力性能仿真分析高壓容器在現(xiàn)代工業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用, 包括了化工、石油到核電、航空等諸多領(lǐng)域。隨工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步 , 高壓容器工作條件越發(fā)苛刻, 對容器設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的要求也越來越高; 其中容積、壓力等工作參數(shù)的提高 , 造成設(shè)計(jì)的筒體壁厚很大 , 其重量十分龐大 , 制造難度顯著增加。 基于從高壓容器安全性和制造經(jīng)濟(jì)性的角度考慮, 圍繞大壁厚高壓筒體的制造技術(shù), 人們一直探索通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來設(shè)計(jì)出更合理的高壓容器形式。其中鋼帶纏繞式壓力容器因其受力合理 , 具有“只漏不爆” 安全特性等得到了研究者長期關(guān)注及良好應(yīng)用 , 該類型容器是以早期的德國型槽繞帶容

2、器以及上世紀(jì)六十年代出現(xiàn)的中國扁平繞帶容器為代表。新型兩槽型鋼帶纏繞容器吸取了現(xiàn)有繞帶容器的優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)行了合理改進(jìn) , 本論文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上針對新型型鋼帶纏繞容器的承力性能做了較詳細(xì)的仿真研究和工程實(shí)例設(shè)計(jì)分析等 , 主要內(nèi)容歸結(jié)如下 : 首先 , 總結(jié)分析了新型兩槽型鋼帶纏繞容器在結(jié)構(gòu)組成、 制造工藝、承力性能等方面與德國型槽繞帶容器、 扁平繞帶式容器的各自特點(diǎn)及主要區(qū)別。 完成對新型兩槽型鋼帶纏繞容器承力性能的彈性理論分析。 建立適用于該繞帶筒體的力學(xué)分析模型和基本假設(shè)。 按帶層等效壁厚模型建立了筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及內(nèi)筒與帶層接觸壓力的計(jì)算方法 ; 對內(nèi)筒與鋼帶層的環(huán)向與徑向應(yīng)力則采用拉美公

3、式作近似計(jì)算。根據(jù)彈塑性理論 , 結(jié)合 Tresca 和 Mises 屈服失效準(zhǔn)則 , 通過平衡微分方程和邊界條件推導(dǎo)了筒體的極限承載載荷計(jì)算 , 即鋼帶纏繞組合筒體的全屈服壓力以及環(huán)向和軸向爆破壓力的理論計(jì)算公式。另外 , 運(yùn)用 ANASYS有限元分析軟件 , 將組合筒體簡化為軸對稱模型 , 全面地分析了這種新型鋼帶纏繞結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn) , 包括應(yīng)力分析及極限承載能力分析等 , 比較了該鋼帶纏繞結(jié)構(gòu)在不同內(nèi)壓與內(nèi)徑工況下應(yīng)力分布情況 , 并驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的合理性 ; 在理論分析的基礎(chǔ)上對該結(jié)構(gòu)的破壞形式進(jìn)行探討 , 分析了影響其破壞形式的因素及優(yōu)化方法 ; 對該繞帶筒體的鋼帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) , 并提出了改善建議 ; 不同類型的新型鋼帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比 ,