橢圓封頭徑向多接管強(qiáng)度有限元分析

封頭面積怎么算 發(fā)表于:2009-10-2314:27:56 封頭面積公式： s=πr[r+h1×c+2h] 其中r=di/2h1=h-h標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭c=0.760346 公稱直徑 dn=di/mm 曲面深度 hi/mm 直邊高度h(mm) 254050 內(nèi)表面積s/m2,容積v/m3 svsvsv 300750.120.005 350880.160.008 4001000.200.012 4501130.250.016 5001250.310.0210.330.024 5501380.370.0280.400.031 6001500.440.0350.470.040 6501630.510.0440.540.049 7001750.590.055

目的對(duì)橢圓封頭接管結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)定,并給出改進(jìn)結(jié)構(gòu)。方法采用材料力學(xué)方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的附加載荷;采用有限元方法建立結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算模型,應(yīng)用ansys軟件進(jìn)行計(jì)算;根據(jù)應(yīng)力分類概念和分析設(shè)計(jì)原理進(jìn)行安全評(píng)定。結(jié)果得到了結(jié)構(gòu)所受的附加載荷和接管區(qū)的詳盡應(yīng)力場(chǎng),給出了強(qiáng)度評(píng)定結(jié)果。結(jié)論原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能滿足強(qiáng)度要求,需改進(jìn)。

熱壓制是壓力容器封頭制造中常見的工藝之一。對(duì)不銹鋼橢圓封頭,其壓制工藝過程特殊。通過一次質(zhì)量事故分析,提出了不銹鋼橢圓封頭熱壓制過程中影響裂紋形成的因素。

秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司是國(guó)家煙草機(jī)械定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)之一,主要生產(chǎn)煙絲處理段的各種產(chǎn)品。應(yīng)用膨脹煙絲是實(shí)現(xiàn)卷煙降焦的最佳措施之一,煙絲填充值

通過理論計(jì)算分析了橢圓封頭大開孔結(jié)構(gòu)的一般情況,即兩個(gè)相互干涉的邊界對(duì)封頭結(jié)構(gòu)性能的影響問題.發(fā)現(xiàn)當(dāng)開孔率達(dá)到90%(即r/r=0.9)時(shí),盡管兩個(gè)干涉的邊界相距很近,但開孔邊界的應(yīng)力集中問題仍然可以按接管邊界單獨(dú)存在的情況進(jìn)行處理.這一發(fā)現(xiàn)表明,開孔率較大的情況下,邊界效應(yīng)的相互干涉和影響應(yīng)當(dāng)加以考慮的傳統(tǒng)觀點(diǎn)需要加以修改,從而為提供更簡(jiǎn)潔的工程設(shè)計(jì)方法打下了基礎(chǔ).

在文獻(xiàn)[1]的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了帶平齊接管的橢圓殼大開孔結(jié)構(gòu)的一般情況,即兩個(gè)相互干涉的連接邊界對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)性能的影響問題。結(jié)合工程實(shí)例的數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果表明本文提出的分析方法具有有很高的計(jì)算精度

針對(duì)橢圓封頭水平接管部位的強(qiáng)度評(píng)定和加強(qiáng)效果研究,采用有限元法建立了接管部位的應(yīng)力計(jì)算模型,運(yùn)用anasys程序進(jìn)行了應(yīng)力計(jì)算,應(yīng)用分析設(shè)計(jì)原理對(duì)接管部位的強(qiáng)度進(jìn)行了強(qiáng)度評(píng)定,最后根據(jù)接管部位的應(yīng)力分布特點(diǎn),對(duì)接管部位的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度分析可見,合理的加強(qiáng)后,接管部位的局部應(yīng)力明顯降低,加強(qiáng)效果顯著,強(qiáng)度滿足要求。

在對(duì)橢圓封頭上接管載荷狀態(tài)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)橢圓封頭和接管的連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)提出了幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案;然后對(duì)所有設(shè)計(jì)的幾種連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu),應(yīng)用有限元方法建立計(jì)算模型,應(yīng)用ansys軟件進(jìn)行了應(yīng)力計(jì)算,得到了幾種連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的詳盡應(yīng)力場(chǎng);在對(duì)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,對(duì)所設(shè)計(jì)的幾種結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、材料的節(jié)省以及加工制造的難易等幾方面進(jìn)行了綜合的分析和對(duì)比,最終給出了一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)和制作簡(jiǎn)便的封頭-接管連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸 公稱直徑dnmm曲面高度h1mm直邊高度h2mm內(nèi)表面積am2容積vm3 30075250.1210.00530 (350)88250.1600.00802 400100 250.2040.0115 400.2230.0134 (450)112 250.2540.0158 400.2750.0183 500125 250.3090.0213 400.3330.0242 500.3490.0262 (550)137 250.3700.0277 400.3960.0313 500.4130.0336 600150 250.4360.0352 400.4640.0396 500.4830.0425 (650)162 250.5

碳素鋼高合金鋼 ﹍32.8 443.8 ﹍54.8 665.8 ﹍76.8 887.8 ﹍98.9 ﹍33.7 445.0 ﹍56.3 667.6 ﹍78.9 8810.3 ﹍911.6 ﹍34.8 446.4 ﹍58.0 669.7 ﹍711.4 8813.1 ﹍914.8 101018.0 121221.9 141425.8 161629.8 ﹍35.9 447.9 ﹍510.0 6612.0 ﹍714.1 8816.2 ﹍918.3 101022.1 121226.8 141431.6 161636.4 181841.4 ﹍37.2 449.6 ﹍512.1 6614.6 ﹍717.1 8819.6 ﹍922

為了設(shè)計(jì)化工容器上常見的橢圓封頭/接管連接結(jié)構(gòu),根據(jù)設(shè)計(jì)條件提出了3種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案.采用有限元法,運(yùn)用ansys軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算,得到了3種結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布.通過對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和加工簡(jiǎn)便性的綜合分析,給出了一個(gè)最佳的橢圓封頭的連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu).

46810121416182022242628303234 d外h外 13333224221218226223220217214 15940255252250257254251248246 21955327324322329326323320318 27368392389386394391388385382 32581454452449456453450448445 37794517514511518516513510507524522 426107576573570577574572569566583580 d內(nèi)h內(nèi) 30075434436438450452454456458480 35088494

46810121416182022242628303234 d外h外 13333224221218226223220217214 15940255252250257254251248246 21955327324322329326323320318 27368392389386394391388385382 32581454452449456453450448445 37794517514511518516513510507524522 426107576573570577574572569566583580 d內(nèi)h內(nèi) 30075434436438450452454456458480 35088494

封頭下料尺寸表 直邊高度25落料尺寸直邊高度40落料尺寸 內(nèi)徑dg 曲面 高度壁厚3～8毫米壁厚10～16毫米 10025190 15037.5236263 20050300330 25062.5355385 30075420450 35087.5480510 400100543573 450112.5615645 500125685715 550137.5732762 600150795830 直邊高度25落料尺寸直邊高度40落料尺寸內(nèi)徑 dg 曲面 高度3456810121416 650163873873873873873910910910910 700175920920920920930950

采用工裝胎具和合理安排焊接工序,解決大型容器的薄壁奧氏體不銹鋼橢圓封頭的組焊問題。

本文在文獻(xiàn)[1]的基礎(chǔ)上用薄殼理論分析了橢圓封頭上大開孔平齊接管邊界效應(yīng)問題,用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明,除了焊縫區(qū)之外,本文提出的計(jì)算理論是可靠的。

序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位 1封頭內(nèi)徑di=1700(mm) 2h=450(mm) 3h=25(mm) 4h1=425(mm) 5封頭內(nèi)表面積s=3266235.3(mm2) 6c=0.760346 7 8 9封頭體積v=699855213(mm3) 100.700(m3) 11 12長(zhǎng)徑比k=1.32210 13直桶體積v1=5.016e+09(mm3) 145.016(m3) 15直桶表面積s1=11802964(mm2) 16 17 18貯罐體積v0=6.416e+09(mm3) 196.416(m3) 20 21貯罐表面積s0=18335434(mm2) 22貯罐壁厚e=10(mm) 23貯罐材料密度ρ=7850(kg/m3) 24貯罐重量w=1439.3(k

文獻(xiàn)[1]根椐cd13a1.4—85結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭非徑向接管伸出長(zhǎng)度的計(jì)算作了較為精確的理論推導(dǎo),如圖1所示,其式為:

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭強(qiáng)度計(jì)算中幾個(gè)參數(shù)選取的常見問題，從實(shí)際，理論上加以分析，提出了自己的看法。

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭強(qiáng)度計(jì)算中幾個(gè)參數(shù)選取的常見問題,從實(shí)際、理論上加以分析,提出了自己的看法

采用有限元法對(duì)大型厚壁橢圓封頭的一次和多次熱沖壓成形工藝進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)比分析厚壁封頭在兩種成形工藝下的壓機(jī)成形載荷和封頭成形壁厚的差異,并研究不同凹模直徑對(duì)封頭多次成形載荷和壁厚的影響。研究結(jié)果表明,多次熱沖壓可以有效地降低封頭的成形載荷60%左右。多次熱沖壓封頭壁厚比一次成形稍有減薄,但最大減薄率為5.9%,在合理要求范圍內(nèi)。通過與相近規(guī)格封頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,壁厚分布規(guī)律相一致,因此能夠達(dá)到較好地預(yù)測(cè)成形的目的。

就壓力容器封頭設(shè)計(jì)中應(yīng)注意到的幾個(gè)問題進(jìn)行了討論。