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高温高压反应器顶盖结构的强度分析

发布于:2016-05-14 21:25
强度分析

      为进一步验证上述规范设计法对于顶盖开多孔结构的适用性,本研究采用有限元分析程序SuperSAP,对未开孔盖和开多孔顶盖用三维块单元分析模型,进行强度分析。实施过程大致分为三个步骤:(1)将整体结构简化为理想的数学模型,用离散化技术将结构分成网格代替连续实体结构,建立分析模型,(2)添加有限元边界条件及载荷,(3)分析计算并进行后处理构造模型利用SuperSAP中的Super DrawII模块由于顶盖结构和所受载荷轴对称,取1/4顶盖作为计算模型考虑到所要分析的对象结构复杂,仅使用单一图层无法实现当前的工作,故采用层(Layer)的方式,建三个层(0层,1层,2层),将1/4顶盖分成三部分,各部分均占用一个恳先分别完成各层操作后,再将各层联接起来进行综合分机图分别为顶盖0层、1层和2层网格划分的底层图。
      所取1/4顶盖两个纵载面分别与总体坐标Y轴垂直,分别添加Y方向位移约束 顶盖所受的载荷较复杂,有内压,垫片反力,及主螺栓总载荷作用。在这三个载荷作用下的应力分析是一个复杂的问题可在带有螺栓孔的0层上添加主螺栓力,对于只有1/4圆环的1层,其下表面为密封面,故只需添加位移边界条件即可,对于呈扇形的2层,只承受内压,故只需在内表面添加均布的内压。
      首先进行模型编译,模型的编译由译码器来完成译码器生成的文件直接进行分析计算。计算机分析计算完后,可用Super View这一后处理工具观察处理后的结果,显示应力颤动凰  通过Super View中的应力颤动图显示Von Mises应力,很方便地就可以看到无上升管、下降管引出孔顶盖的最大Von Mises应力为73.3MPa,有上升管、下降管引出孔顶盖的最大Von Mises应力为76.5MPa,两者均小于材料的许用应力203 MPa,满足第四强度理论给出的强度条件,表明开上升管、下降管引出孔后顶盖的强度仍能满足强度要求,且开多孔前后最大值之比为0.958,顶盖的强度削弱较小。由以上分析结果可知:
      (1)规范设计计算与有限元分析结果表明,在原顶盖上加开40个上升管、下降管引出孔后,其最大应力(直径断面最大弯曲应力、周向断面最大弯曲应力、周向断面最大当量应力、Von Mises应力都略有提高。
      (2)规范设计计算结果及有限元分析结果均表明,顶盖开多孔后仍能满足强度要求。
      (3)规范设计法所进行应力分析均以某一危险断面为分析断面,会存在一定的局限性。因此,对厚盖多开孔的复杂结构,在利用规范设计法进行设计后,有必要用有限元法进行更进一步分析校验。
      (4)本研究所讨论的特定的开多孔顶盖在其设计及结构参数条件下,采用规范设计和有限元分析均是行之有效的。但在条件更为苛刻的场合,规范设计法的适用范围成为一个关键问题,这些都有待大家进一步研究。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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