本文選題：壓力容器　切入點：爆破壓力　出處：《浙江工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：壓力容器內(nèi)部儲存著大量的能量,一旦過載引發(fā)爆破,后果是災(zāi)難性的。精確的爆破壓力計算不僅可以保證容器安全的運(yùn)行,還能減少材料的浪費(fèi)。壓力容器爆破壓力的常用分析方法可分為理論計算、試驗測量和數(shù)值模擬等三種。理論計算方法通過理論推導(dǎo)求得壓力容器爆破壓力的計算公式,因材料的非線性和容器幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜性給求解解析解帶來了很大困難,因此僅適用于圓柱殼或球殼等簡單結(jié)構(gòu)容器。試驗測量方法一般需要進(jìn)行大量實際容器爆破試驗,根據(jù)試驗結(jié)果擬合爆破壓力計算公式,因此成本很高,而且試驗結(jié)果還受制造精度的影響。數(shù)值模擬根據(jù)容器的實際結(jié)構(gòu)建立模型,采用材料真實的本構(gòu)關(guān)系計算容器的爆破壓力,是一種簡便高效的方法。特別是對于帶接管壓力容器,目前還沒有一種有效的爆破壓力計算方法,本文通過數(shù)值模擬和試驗研究相結(jié)合的方法,提出容器的爆破壓力計算公式,研究結(jié)果具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文首先總結(jié)了常用的爆破壓力計算公式,分析了現(xiàn)有計算公式的局限性。通過拉伸試驗得到材料的真實本構(gòu)模型,采用彈塑性分析法,進(jìn)行大量不同結(jié)構(gòu)的壓力容器爆破壓力數(shù)值模擬計算,擬合得到同時適用于不帶接管和帶接管容器的爆破壓力計算公式。論文的主要研究工作和成果如下:(1)通過拉伸試驗得到的材料真實應(yīng)力和真實應(yīng)變關(guān)系,建立基于多線性等向強(qiáng)化的材料本構(gòu)模型。采用彈塑性分析法,進(jìn)行壓力容器爆破壓力數(shù)值模擬計算,得到導(dǎo)致總體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的塑性垮塌載荷,即爆破壓力。(2)比較三臺容器的爆破壓力數(shù)值模擬和爆破試驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好,驗證了爆破壓力數(shù)值模擬方法的可靠性。從容器爆破的位置來看,不帶接管容器最大應(yīng)變位置出現(xiàn)在筒體中間位置,而帶接管容器最大應(yīng)變位于接管與筒體連接處,其結(jié)果與爆破試驗的爆破位置一致。(3)常用的爆破壓力計算公式包括:中徑公式、福貝爾公式、史文遜公式和Cloud公式,與數(shù)值模擬方法相比,對于不帶接管的容器,兩者的計算精度基本相當(dāng);但對于帶接管的容器,采用數(shù)值模擬計算的爆破壓力誤差明顯小于常用公式計算誤差。(4)采用數(shù)值模擬方法研究了長徑比對爆破壓力的影響。當(dāng)長徑比較小時,封頭對筒體的加強(qiáng)作用顯著,爆破壓力隨長徑比增大而降低;當(dāng)長徑比較大時,封頭對筒體幾乎沒有加強(qiáng)作用,爆破壓力不隨長徑比變化。(5)分析了帶接管容器的開孔參數(shù)對爆破壓力的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn),容器爆破壓力隨著開孔率的增大而逐漸降低,隨著接管與筒體厚度比的增加而明顯升高。(6)通過大量爆破壓力數(shù)值模擬數(shù)據(jù)擬合,得到了綜合考慮長徑比和接管開孔系數(shù)等參數(shù)的碳鋼容器爆破壓力計算公式。該經(jīng)驗公式同時適用于不帶接管和帶接管容器的爆破壓力計算。
[Abstract]:Pressure inside the container to store a lot of energy, once the overload caused by blasting, the consequences are disastrous. Not only can guarantee the safe operation of the container the exact calculation of the blasting pressure, but also reduce the waste of material. Common methods for analysis of pressure vessel explosion pressure can be divided into theoretical calculation, experimental measurement and numerical simulation of three kinds of calculation. The theoretical formula calculation method of pressure vessel pressure blasting obtained through theoretical derivation, because of difficult nonlinear and complex geometric structure of the container material to solve the analytical solution, so it only applies to a cylindrical shell or shell structures and vessels. The test methods generally require a number of actual vessel blasting test according to the test results, the calculation formulas the blasting pressure, so the cost is very high, and the test results are affected by the manufacturing precision of the numerical simulation. According to the actual structure of container construction formwork The container type, calculation of material constitutive relation of the real burst pressure, is a simple and efficient method. Especially for pressure vessel with nozzle, there is not a effective blasting pressure calculation method, method of combining numerical simulation and experimental research, the proposed formula of blasting pressure vessel, research the results have important theoretical significance and engineering application value. This paper summarizes the commonly used blasting pressure calculation formula, analyzes the limitation of the existing formula. Through the tensile test of real material constitutive model, adopting elastic-plastic analysis method to simulate a large number of different structure of pressure vessel pressure blasting numerical fitting at the same time for without taking over and over with the calculation formula of blasting pressure vessel. The main research work and results are as follows: (1) through the tensile test True stress and true strain relationship, establish multi linear based on reinforcement constitutive model. The elasto-plastic analysis method, numerical simulation of blasting pressure of the pressure vessel, has led to the plastic collapse load of the overall structure is not stable, namely the blasting pressure. (2) comparison of three vessels numerical simulation burst pressure and test results, found in good agreement, to verify the reliability of the numerical simulation method of blasting pressure. From the container blasting position, do not take over the position of the maximum strain in the middle position of the cylinder container, and take over the maximum strain of container is located at the joint of nozzle and cylinder, and the results of blasting blasting the same position. (3) the formula including the calculation of the normal blasting pressure formula, Faubert formula, history Wenxun formula and Cloud formula, compared with the numerical simulation method for container with nozzles, The calculation accuracy of both are similar; but for the container with nozzle, numerical simulation of blasting pressure calculation error is significantly less than the commonly used formula. (4) the influence of slenderness ratio on the blasting pressure numerical simulation method. When the length diameter is small, strengthening the role of head of the cylinder body is significant, with the blasting pressure the ratio of length to diameter decreases; when the aspect ratio is larger, the head of the cylinder body almost no strengthening effect. Blasting pressure does not vary with the ratio of length to diameter change. (5) analyzed the law of the opening of the container with nozzle hole parameters influence on blasting pressure. The results showed that the blasting pressure vessel and gradually reduce with the increase of hole the rate, with the increase of the pipe and the cylinder thickness ratio increased. (6) through lots of numerical simulation of blasting pressure data fitting, by considering the slenderness ratio and the parameters of nozzle opening pressure coefficient of the Tan Gangrong is blasting The formula. The empirical formula is also applicable to the calculation of blasting pressure without the nozzle and the nozzle with the nozzle.

【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49

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本文編號：1623439