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承壓容器的研究與開發(fā)畢業(yè)論文-展示頁

2025-06-27 13:11本頁面
  

【正文】 單擊Plot菜單中的Lines命令,應(yīng)用視圖控制面板放大Graphics Windows中顯示模型,調(diào)整模型顯示。在Graphics Window中選擇要刪除的實體,單擊OK按鈕。然后重復(fù)第一次剖分的過程。第一次剖分完成。繞Y軸負方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整滾動條至90176。將工作坐標系的Z軸繞Y軸逆時針旋轉(zhuǎn)90176。 圖34添加材料屬性依次點擊Preprocessor→Modeling→Creat→Volumes→Cylinder→By Dimensions,彈出如下圖25所示對話框:圖35輸入如圖所示數(shù)值,單擊OK退出。在對話框右面的列表框中,依次雙擊Structural→Linear→Elastic→Isotropic,。選擇Solid選項、Brick 8node 45(磚形8節(jié)點單元,在單元庫中編號為45)選項,如圖23所示:圖33 添加單元類型單擊OK按鈕,并單擊Close按鈕,完成單元類型的添加。依次單擊Main Menu→Preprocessor→Element→Add/Edit/Delete,彈出對話框。單擊OK進入ANSYS圖形交互界面。此模型的建立和求解過程比較復(fù)雜,可以分為下面幾個步驟:(1)定義單元及材料屬性; (2)建立兩個垂直相交的等徑圓筒; (3) 剖分、刪除多余筒體,保留1/4筒體,建立過渡圓弧面; (4) 鏡像所得1/4筒體,初步得到整個筒體; (5) 建立筒體端面法蘭,并建立法蘭螺栓孔; (6) 在模型上創(chuàng)建吸附法蘭,配管接頭及接地座; (7) 剖分,取該模型的1/2; (8) 在主筒體剖分面上建立螺栓模型; (9) 網(wǎng)格化模型(10)進行內(nèi)壓受力分析和螺栓預(yù)緊力分析; (11) 進行筒體疲勞分析。如圖所示此模型可簡化為對稱模型,即取筒體的1/2。由于三通連接處內(nèi)外均為圓弧過渡,過渡圓弧面不同,筒體承壓能力也不同,因此需要設(shè)計筒體圓弧過渡面。屈服極限=270Mpa螺栓截面尺寸Ai==㎡則螺栓預(yù)緊力Fo(~) Ai==12717N取螺栓預(yù)緊力Fo=12000N圖31主視圖 圖32左視圖技術(shù)要求:容量: 179。受變載荷的螺栓連接的預(yù)緊力應(yīng)比受靜載荷的大些。對于一般連接用的鋼制螺栓連接預(yù)緊力Fo,推薦按下列關(guān)系確定:碳素鋼螺栓 Fo(~) Ai合金鋼螺栓 Fo(~) Ai式中:——螺栓材料的屈服極限; Ai——螺栓危險截面的面積,Ai預(yù)緊力的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)載荷性質(zhì)、連接剛度等具體工作條件確定。因此,為了保證連接所需要的預(yù)緊力,又不使螺紋連接件過載,對重要的螺紋連接,在裝配時要控制預(yù)緊力。經(jīng)驗表明:適當選用較大的預(yù)緊力對螺栓連接的可靠性及連接件的疲勞強度都是有利的,特別對于像氣缸蓋、管路凸緣、齒輪箱、軸承蓋等緊密性要求較高的螺栓連接,預(yù)緊尤為重要。這個預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力。該高壓電器筒體受循環(huán)載荷的影響,進行疲勞分析可以得出其疲勞使用系數(shù)。在模型建立完成后,可以進行高壓電器筒體的靜態(tài)分析。ANSYS軟件本身也提供了強大的建模功能,通過GUI操作,可以方便的交互式訪問程序的各種功能和命令,雖然在構(gòu)建圓弧面部分比較復(fù)雜,但模型建立后,可以直接進行后續(xù)操作,不會產(chǎn)生網(wǎng)格無法劃分等問題。高壓電器筒體模型是一個中等復(fù)雜程度的模型,在構(gòu)造其三維實體模型時,會產(chǎn)生許多曲面造型,這就產(chǎn)生一個問題:用CAD軟件(本人用的是PRO/ENGINEER和SOLIDWORKS)建立的三維模型在導(dǎo)入ANSYS時總是產(chǎn)生問題,無法顯示或?qū)е履P蜔o法劃分網(wǎng)格。;為了滿足工程師快捷的解決復(fù)雜工程問題,ANSYS 開發(fā)了與CAD軟件(如PRO/ENGINEER、UG、SOLIDWORKS、AutoCAD)的數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。筒體法蘭是筒體系統(tǒng)連接中的關(guān)鍵部件,它對于筒體的安全有著重要的意義。設(shè)計階段的耐久性分析可以顯著縮短產(chǎn)品推向市場的時間、提高產(chǎn)品可靠性,極大地降低制造物理樣機和進行耐久性試驗所帶來的巨額研發(fā)費用。因此對于產(chǎn)品疲勞壽命的仿真分析方法越來越受到產(chǎn)品設(shè)計人員的關(guān)注。而通過應(yīng)用疲勞耐久性分析技術(shù),其中的50%是可以避免的,因此許多企業(yè)將疲勞耐久性定為產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要指標。國際上,每年因結(jié)構(gòu)疲勞的原因,大量產(chǎn)品在其有效壽命期內(nèi)報廢,由于疲勞破壞而造成的惡性事故也時有出現(xiàn)。 ANSYS疲勞分析企業(yè)的產(chǎn)品投放市場后,如果在耐久性方面出現(xiàn)問題將會造成許多新產(chǎn)品失去競爭力,給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失,同時又使企業(yè)形象蒙受巨大的負面影響。其友好的圖形界面和程序結(jié)構(gòu),交互式的前后處理和圖形軟件,大大地減輕了用戶在實際工程問題中創(chuàng)建模型、有限元求解以及結(jié)果分析和評價的工作量。多種用戶網(wǎng)格劃分技術(shù)。支持異種異構(gòu)功能網(wǎng)絡(luò)浮動,在異種、異構(gòu)平臺上支持界面統(tǒng)一,數(shù)據(jù)文件通用。具有強大的非線性分析功能。唯一具有多物理場優(yōu)化功能的FEA軟件。ANSYS有限元分析軟件具有強大的功能,其主要的技術(shù)特點為:唯一能實現(xiàn)多場及多場禍合分析的軟件。在產(chǎn)品設(shè)計中,用戶可以使用ANSYS有限元軟件對產(chǎn)品性能進行仿真分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題,降低設(shè)計成本,縮短設(shè)計周期,提高設(shè)計的成功率。該軟件提供了一個不斷改進的功能清單,具體包括:結(jié)構(gòu)高度非線性分析、電磁分析、計算流體動力分析設(shè)計優(yōu)化、接觸分析、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、大應(yīng)變、有限轉(zhuǎn)動功能以及利用ANSYS參數(shù)設(shè)計語言(APDL)的擴展宏命令功能。本文以高壓電器筒體的法蘭螺栓連接為研究對象,應(yīng)用ANSYS有限元軟件分別建立了高壓電器筒體和法蘭與螺栓連接的有限元模型,在高壓電器筒體最高使用壓力及螺栓預(yù)緊力等載荷條件下對螺栓連接的結(jié)構(gòu)強度進行數(shù)值模擬,給出了數(shù)值計算結(jié)果并對結(jié)果進行了分析,并在此條件下對高壓電器筒體進行了疲勞分析。事實上,在采用扭矩法這一擰緊工藝時,考慮到扭矩控制精度、摩擦系數(shù)散差、緊固件機械性能波動和制造精度等影響因素,螺栓軸向預(yù)緊力的最大值通常只設(shè)計在其屈服極限的70%以下,也就是說,螺栓連接是工作在材料的彈性區(qū)域內(nèi),因此,替代試驗的對比測試值并不能說明扭矩法工況下擰緊力矩與螺栓軸向預(yù)緊力間的真實比例關(guān)系,但還是指出了明確的趨勢,而且提供了一種修正裝配工藝后直截地評價改進效果的方法,以便于企業(yè)實施。連接螺栓的斷裂是因作用在其上的拉力——軸向預(yù)緊力過大,超出了材料抗拉的強度造成的。在這類螺紋副聯(lián)接中,擰緊扭矩、螺栓的軸向預(yù)緊力及扭矩系數(shù)三者之間相互關(guān)聯(lián)此消彼長。承壓容器與其它金屬構(gòu)件常采用螺栓連接,由于材料擠壓強度不同,結(jié)構(gòu)在承受較大載荷時,連接部位螺孔處的材料會發(fā)生擠壓破壞,是該結(jié)構(gòu)的主要破壞模式。有超高壓、高壓、中壓、低壓和真空等。5. 安全可靠性要求越來越高承壓設(shè)備大多數(shù)是大型化連續(xù)生產(chǎn),停產(chǎn)會造成巨大經(jīng)濟損失。4. 防止突發(fā)爆炸事故對承壓設(shè)備提出更高的要求近年來,刑事犯罪呈現(xiàn)出動態(tài)化、組織化、職業(yè)化和智能化的發(fā)展趨勢?,F(xiàn)以氫能和超臨界流體技術(shù)為例加3. 標準全球化 為使承壓設(shè)備安全可靠地運行,承壓設(shè)備設(shè)計、制造、檢驗必須滿足安全技術(shù)規(guī)范的要求。2. 在高新技術(shù)中的應(yīng)用越來越廣信息技術(shù)、生物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、新材料、先進制造與自動化技術(shù)、能源技術(shù)和資源環(huán)境技術(shù)是國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)確定的6個高技術(shù)領(lǐng)域。1. 大型化 與小型承壓設(shè)備相比,大型承壓設(shè)備不但生產(chǎn)效率高,而且具有制造成本低、占地面積小、運行和維修費用低等優(yōu)點。因此,開展承壓設(shè)備研究對國家安全、經(jīng)濟發(fā)展、人民生命財產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定都具有重要意義。沒有安全可靠的承壓設(shè)備,就不可能有先進的過程工業(yè)。高壓電器筒體法蘭螺栓連接對筒體強度影響分析承壓容器的研究與開發(fā)畢業(yè)論文1. 緒論 承壓容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢承壓容器是以流程性材料(氣體、液體、粉粒體等)的壓力為基本載荷、應(yīng)用廣泛且有潛在泄漏和爆炸危險的特種設(shè)備,如鍋爐、壓力容器(含氣瓶)、壓力管道等。承壓設(shè)備是石油化工、天然氣化工和煤化工等過程工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。此外,一些高新技術(shù)領(lǐng)域,如航空航天技術(shù)、能源技術(shù)、先進防御技術(shù)等,也離不開承壓設(shè)備。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,壓力容器的發(fā)展也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。大型承壓設(shè)備的投資大,介質(zhì)的儲存量大,一旦發(fā)生泄漏、爆炸等事故,會造成人員傷亡、重大經(jīng)濟損失和嚴重的環(huán)境污染,因此要求確保大型承壓設(shè)備長周期、長壽命地安全可靠運行。這些研究領(lǐng)域大都與承壓設(shè)備學(xué)科有著緊密的關(guān)系。為促進承壓設(shè)備在歐盟范圍內(nèi)的自由貿(mào)易,消除貿(mào)易技術(shù)壁壘,盡可能在最廣泛的工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)實施統(tǒng)一的技術(shù)法規(guī),在相互標準認可的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)承壓設(shè)備產(chǎn)品的全球自由貿(mào)易。為了防止突發(fā)性爆炸事故,給壓力容器的設(shè)計制造提出了新的要求。此外,承壓設(shè)備的服役條件千差萬別,有高溫、低溫、深冷。有強酸、強堿、劇毒、易燃和易爆介質(zhì),因而一旦發(fā)生泄漏或爆炸事故,不僅造成經(jīng)濟損失,而且會造成嚴重的環(huán)境污染。評價螺栓連接質(zhì)量在制造業(yè)中是很重要的問題,大多數(shù)企業(yè)都在裝配工序后利用指示式扭矩扳手以抽檢的方式對相關(guān)的螺紋副進行擰緊扭矩測試,以評價螺栓連接的質(zhì)量,其間出現(xiàn)各種各樣的情況是很正常的現(xiàn)象,但前提是執(zhí)行的方法必須正確,這是處理問題、解決問題的基礎(chǔ)。摩擦系數(shù)的減小導(dǎo)致了扭矩系數(shù)變小,在擰緊扭矩保持不變的情況下,必然將引起螺栓軸向預(yù)緊力的增大。若把摩擦系數(shù)視為常數(shù),對于一個確定的螺栓軸向預(yù)緊力,它與擰緊力矩在理論上呈線性關(guān)系,但當軸向預(yù)緊力超過屈服點之后,隨著擰緊力的增大,預(yù)緊力的增量將減少,甚至出現(xiàn)下降,因此,螺栓軸向預(yù)緊力與擰緊力之間的關(guān)系只有在螺栓預(yù)緊進入屈服狀態(tài)之前才是線性的。要用實驗方法測出真實狀態(tài)下的摩擦系數(shù)值或螺栓受到的軸向拉力數(shù)值,在一般企業(yè)中不太可能,另外由于螺栓連接處在傳遞載荷、連接件的形態(tài)和邊界條件等方面都比較復(fù)雜,用解析方法求解是難以勝任的,需要采用數(shù)值方法特別是可用有限元法來求解。 ANSYS軟件介紹ANSYS公司的ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)于一體的大型通用有限元分析軟件,可廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。基于Motif的菜單系統(tǒng)使用戶能夠通過對話框、下拉式菜單和子菜單進行數(shù)據(jù)輸入和功能選擇,方便用戶操作。它是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中高級的CAD/CAE軟件之一。唯一實現(xiàn)前后處理、求解及多場分析統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的一體化大型FEA分析軟件。唯一具有中文界面的大型通用有限元分析軟件。具有使用于不同的問題和硬件配置的多種求解器。強大的并行計算功能,支持分布式并行和共享內(nèi)存式并行。完善的用戶開發(fā)環(huán)境同時,ANSYS軟件擁有豐富和完善的單元庫、材料模型庫和求解器,保證了它能高效地求解各類結(jié)構(gòu)的靜力、動力、振動、線性和非有限元法、ANSYS及其二次開發(fā)技術(shù)遼寧工學(xué)院碩士論文線性問題,穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱分析及熱一結(jié)構(gòu)藕荷問題,壓縮和不可壓縮的流體問題。它的統(tǒng)一集中式的數(shù)據(jù)庫保證了各模塊之間的有效可靠的集成,并實現(xiàn)了與多個CAD/CAF軟件的友好連接。在中國,由于疲勞耐久性與可靠性不過關(guān)造成的產(chǎn)品問題更是普遍存在,是國產(chǎn)產(chǎn)品缺乏國際競爭力的最重要因素之一。據(jù)統(tǒng)計,歐洲每年早期斷裂造成的損失達800億歐元,而美國每年早期斷裂造成的損失達1190億美元,其中95%是由于疲勞引起的斷裂。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中,設(shè)計人員在概念或詳細設(shè)計階段通常使用簡單而不真實的計算來估計產(chǎn)品的壽命,而對這些估計壽命的驗證通常是通過一定量物理樣機的耐久試驗得到,不但試驗周期長、耗資巨大,而且許多相關(guān)參數(shù)與失效的定量關(guān)系也不可能在試驗中得出,試驗結(jié)論還可能受許多偶然因素的影響。可在物理樣機制造之前用ANSYS進行疲勞分析和優(yōu)化設(shè)計,真實地預(yù)測產(chǎn)品的壽命,實現(xiàn)等壽命周期設(shè)計。本文應(yīng)用ANSYS對有限元模型進行了疲勞分析,得出了高壓電器筒體的疲勞使用系數(shù)。筒體法蘭在實際工作過程中要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)組合變形,同時由于高壓筒體工作受力為對稱循環(huán),因此高壓筒體進行工況下的
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