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带接管压力容器极限压力及爆破压力的研究

陈凤

  目前,带接管的圆柱壳是压力容器与管道系统中最常用的结构之一,广泛应用于工业领域,如管道运输系统、原子动力工程、石油化工、航空航天以及建筑等。但由于其结构的几何参数、制造方法及施加载荷种类的变化,使得开孔-接管区变形和局部应力场的计算变得十分复杂。因而,针对该结构所进行的系统化分析研究具有十分重要的工程意义,并且有关该领域的研究工作从上世纪五十年代起已成为压力容器技术界共同关注的问题之一。由于结构连接处的几何不连续性,不同的载荷作用(内压、外压、瞬间载荷以及温度)会导致局部应力并伴随着很高的应力集中。另外,在连接处焊接和探伤的难度较大,导致该区域成为整个结构的危险点和破坏源。本文通过试验和三维有限元分析方法,研究了内压作用下带径向接管的圆柱壳结构,得到了该结构的塑性失效规律、极限载荷、爆破压力及爆破失效位置。本研究主要包括以下几方面的内容: 1.在内压作用下,对接管位置不同的圆柱壳结构进行试验研究,测定结构关键部位的应变值,通过绘制载荷-应变曲线研究其极限压力。2.采用ANSYS 仿真软件,建立与试验模型相同结构参数的容器模型,进行三维非线性有限元分析,获得相应的分析结果。3.从应力集中系数、极限压力、爆破压力和爆破失效位置四个方面对有限元计算结果和试验结果进行对比分析。4.在分析比较的基础上,得到带接管的圆柱形壳体结构爆破压力及爆破失效位置的确定方法。并根据不同接管位置对爆破压力和爆破失效位置的影响,得到可用于工程实际的结论。通过上述研究得出以下主要结论: 1.确定结构在内压作用下的极限压力及爆破压力,三维非线性有限元方法是一种可行的方法。2.在内压作用下,接管与壳体相贯区是危险区域,接管-壳体纵向截面为危险截面。……   
[关键词]:爆破试验;非线性有限元;极限压力;爆破压力;爆破失效位置
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京工业大学2005年