氫吸附塔是某石化制氫裝置變壓吸附單元的關(guān)鍵設(shè)備,是承受機(jī)械應(yīng)力循環(huán)的壓力容器。這種應(yīng)力循環(huán)使其產(chǎn)生較高的應(yīng)力強(qiáng)度水平,從而導(dǎo)致機(jī)械疲勞失效。本文研究的氫吸附塔接近設(shè)計(jì)壽命,采用ANSYS建立數(shù)值模型,研究氫吸附塔的應(yīng)力分布規(guī)律,估算疲勞壽命,并采用無損試驗(yàn)方法,比較預(yù)測值與試驗(yàn)值,確保了氫吸附塔的安全運(yùn)行。本研究主要利用ANSYS有限元分析軟件,對氫吸附塔建立力學(xué)模型,對氫吸附塔進(jìn)行靜應(yīng)力及動態(tài)應(yīng)力分析,在氫吸附塔的幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)的區(qū)域,如上封頭人孔接管鍛件內(nèi)壁、上封頭與筒體連接焊縫、下封頭與筒體連接焊縫、下封頭接管鍛件內(nèi)壁、手孔接管鍛件拐角等部位應(yīng)力較大,整體應(yīng)力強(qiáng)度最大值發(fā)生在手孔接管鍛件拐角,應(yīng)力強(qiáng)度值為220.5MPa。利用ANSYS軟件對評定路徑上的應(yīng)力強(qiáng)度范圍進(jìn)行線性化處理,得到的應(yīng)力強(qiáng)度按照J(rèn)B4732-95《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度范圍的分類,然后查得各自的設(shè)計(jì)疲勞曲線數(shù)據(jù),得到允許的循環(huán)次數(shù)。利用S-N疲勞曲線和線性累積損傷理論進(jìn)行疲勞評定和疲勞壽命校核,結(jié)果表明氫吸附塔滿足下個(gè)檢驗(yàn)周期疲勞壽命的要求。同時(shí),對吸附塔上封頭處人孔的M24螺栓及手... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氫吸附塔的理想壓力曲線

第 2 章 氫吸附塔建模2）JB4732-95《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提供的設(shè)計(jì)疲勞曲線已經(jīng)考應(yīng)力對疲勞壽命的影響，同時(shí)也考慮試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性、構(gòu)件的尺寸、表，以疲勞壽命為基礎(chǔ)取安全系數(shù)為 20，以應(yīng)力幅為基礎(chǔ)取安全系數(shù)為 2. 及 20 鍛件設(shè)計(jì)疲勞曲線數(shù)據(jù)表如表 2-3 所示。表 2-3 碳素鋼 20g、20 鍛件設(shè)計(jì)疲勞曲線數(shù)據(jù)表Table2-3 Carbon steel 20g、20forging design fatigue curve data table1E1 2E1 5E1 1E2 2E2 5E2 1E3 2E3 5E3 1E4 2E4 5E4 1E5 2E5 3886 2747 1842 1374 1038 703 556 428 322 255 207 155 134 111

Nf（Cycle）圖 2-3 35CrMoA 鋼 20℃時(shí)的設(shè)計(jì)疲勞曲線Fig2-3 The fatigue design curve of 35CrMoAsteel at 20℃吸附塔常規(guī)分析評定吸附塔相關(guān)參數(shù)用國際大型通用有限元分析軟件 ANSYS，建立 l80°三維幾何模型。根據(jù)次試驗(yàn)結(jié)果，氫吸附塔各部位的計(jì)算厚度在扣除腐蝕余量 1.0mm，按筒體 l頭 20.0mm、手孔鍛件 19.0mm、人孔鍛件 19.0mm，下接管 20.0/6.0mm 建的結(jié)構(gòu)尺寸見吸附塔設(shè)計(jì)圖紙。限元模型選取 SOLID95 實(shí)體單元，建立 16910 個(gè)單元、l02585 個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖 2-4、、圖 2-7 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3295227