本文關(guān)鍵詞：活性焦吸附過濾裝置結(jié)構(gòu)彈塑性分析及其輕量化設(shè)計

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【摘要】：本論文采用有限元法對某過濾設(shè)備進行內(nèi)部流場分析和在靜載荷作用下的強度和剛度分析,取得的結(jié)果如下：(1)應(yīng)用FLUENT軟件對過濾設(shè)備內(nèi)部及氣體總進氣管道內(nèi)的流場進行了數(shù)值模擬,得到了過濾設(shè)備內(nèi)部以及總進氣管道內(nèi)的速度場和壓力分布,從而確定了過濾設(shè)備的設(shè)計壓力,為后續(xù)的強度設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。(2)應(yīng)用ANSYS軟件分別對壁厚為8mm和壁厚為4mm的設(shè)備結(jié)構(gòu)進行了應(yīng)力分析,并依據(jù)JB4732-1995標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力分類法進行了強度校核,發(fā)現(xiàn)設(shè)備壁厚為8mm時可以通過強度校核,但設(shè)備壁厚為4mm時,不能通過強度校核。設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)高應(yīng)力出現(xiàn)在整體幾何不連續(xù)區(qū)域,其他位置應(yīng)力水平較低。(3)若采用極限分析,得到設(shè)備的塑性極限載荷為7030Pa,許用載荷為4686.67Pa,設(shè)備滿足強度要求。同時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性失效的原因是兩側(cè)壁面塑性區(qū)擴展,進而出現(xiàn)整體塑性垮塌,壁厚是決定設(shè)備結(jié)構(gòu)極限載荷的主要因素。(4)為了考察過濾設(shè)備發(fā)生屈曲的可能,對該結(jié)構(gòu)進行了非線性屈曲分析,得到的屈曲臨界載荷為0.00869MPa。對比極限載荷發(fā)現(xiàn),在2mm至10mm的壁厚范圍內(nèi),塑性垮塌總是先于屈曲發(fā)生。(5)在交變載荷作用下,應(yīng)用直接循環(huán)法對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行了安定性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該過濾設(shè)備能保持彈塑性安定狀態(tài),初始加載時結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的塑性區(qū)較小,卸載時幾乎沒有反向屈服發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：過濾設(shè)備 流場計算 應(yīng)力分類 極限分析 屈曲分析 彈塑性分析 安定性分析 輕量化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X701
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-18
• 第一章 緒論18-28
• 1.1 課題來源與工程背景18
• 1.2 過濾設(shè)備簡介18-22
• 1.2.1 處理工藝流程概述18-19
• 1.2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)與功能概述19-22
• 1.3 過程設(shè)備設(shè)計方法22-26
• 1.3.1 過程設(shè)備設(shè)計方法概述22-24
• 1.3.2 計算流體動力學(xué)CFD技術(shù)應(yīng)用進展24-25
• 1.3.3 穩(wěn)定性分析研究進展25
• 1.3.4 極限分析研究進展25
• 1.3.5 安定性分析研究進展25-26
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容26-28
• 第二章 過濾設(shè)備內(nèi)部流場計算28-42
• 2.1 計算流體動力學(xué)與仿真軟件FLUENT簡介28-29
• 2.1.1 計算流體動力學(xué)與仿真軟件簡介28
• 2.1.2 應(yīng)用CFD求解基本步驟28-29
• 2.2 設(shè)備內(nèi)部流動空間流場計算29-36
• 2.2.1 本課題流動問題描述29-30
• 2.2.2 流動空間有限元模型建立30-33
• 2.2.3 總管道內(nèi)工藝氣體流動狀態(tài)33-34
• 2.2.4 流場數(shù)值模擬邊界條件及求解相關(guān)設(shè)置34-36
• 2.3 流動數(shù)值模擬結(jié)果36-41
• 2.3.1 數(shù)值計算收斂性分析36-37
• 2.3.2 速度場模擬結(jié)果37-40
• 2.3.3 壓力分布模擬結(jié)果40-41
• 2.3.4 全場壓力降分析41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第三章 設(shè)備結(jié)構(gòu)彈性強度計算42-58
• 3.1 有限元方法概述及ANSYS軟件簡介42-43
• 3.2 分析設(shè)計中應(yīng)力分類法概述43
• 3.2.1 應(yīng)力分類法概述43
• 3.2.2 應(yīng)力分類方法與等效線性化43
• 3.3 有限元模型及邊界條件43-48
• 3.3.1 幾何模型介紹43-45
• 3.3.2 有限元網(wǎng)格模型介紹45-46
• 3.3.3 施加載荷與確定邊界條件46-48
• 3.4 強度校核結(jié)果48-55
• 3.4.1 強度校核標(biāo)準(zhǔn)48
• 3.4.2 原始結(jié)構(gòu)強度校核結(jié)果48-51
• 3.4.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)合理性分析51
• 3.4.4 輕量化結(jié)構(gòu)強度校核結(jié)果51-54
• 3.4.5 輕量化結(jié)構(gòu)高應(yīng)力產(chǎn)生原因分析54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-58
• 第四章 設(shè)備結(jié)構(gòu)極限分析58-72
• 4.1 極限分析法58-59
• 4.1.1 極限分析法概述58
• 4.1.2 極限下限定理與基本假設(shè)58
• 4.1.3 極限分析法與應(yīng)力分類法主要區(qū)別58-59
• 4.2 確定極限載荷的工程方法59-60
• 4.2.1 確定極限載荷的工程方法概述59
• 4.2.2 有限元計算中加載增量步長的選擇59-60
• 4.2.3 有限元計算中收斂的判定與極限載荷的確定60
• 4.3 過濾設(shè)備結(jié)構(gòu)極限分析結(jié)果60-67
• 4.3.1 限元法求解極限載荷60-61
• 4.3.2 壁厚為8mm時結(jié)構(gòu)極限分析結(jié)果61-62
• 4.3.3 壁厚為8mm結(jié)構(gòu)塑性變形過程與失效模式62-65
• 4.3.4 壁厚為4mm時結(jié)構(gòu)極限分析結(jié)果65-66
• 4.3.5 壁厚為4mm時結(jié)構(gòu)塑性變形過程與失效模式66-67
• 4.4 強度計算中極限分析法結(jié)果與應(yīng)力分類法結(jié)果對比67-68
• 4.5 壁厚對于設(shè)備極限承載能力的影響分析68-70
• 4.5.1 不同壁厚條件下設(shè)備極限載荷計算68-69
• 4.5.2 壁厚條件對于結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響69-70
• 4.6 本章小節(jié)70-72
• 第五章 設(shè)備結(jié)構(gòu)屈曲分析72-80
• 5.1 屈曲分析概述72-73
• 5.1.1 外壓設(shè)備失效形式72
• 5.1.2 屈曲理論概述72-73
• 5.1.3 工程屈曲分析方法73
• 5.2 過濾設(shè)備屈曲分析結(jié)果73-76
• 5.2.1 屈曲分析結(jié)果73-75
• 5.2.2 屈曲發(fā)生前后結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力變化特點75-76
• 5.3 不同壁厚條件對設(shè)備結(jié)構(gòu)屈曲臨界載荷的影響76-78
• 5.3.1 不同壁厚條件下構(gòu)屈曲臨界載荷76-77
• 5.3.2 壁厚條件對于結(jié)構(gòu)臨界載荷的影響77
• 5.3.3 屈曲臨界載荷與極限載荷對比77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 第六章 設(shè)備結(jié)構(gòu)彈塑性安定分析80-92
• 6.1 安定性分析概述80-83
• 6.1.1 結(jié)構(gòu)安定性分析目的80-81
• 6.1.2 安定分析基本理論與基本假設(shè)81
• 6.1.3 安定性失效模式81-82
• 6.1.4 工程中安定性失效分析方法與評定標(biāo)準(zhǔn)82-83
• 6.2 安定性分析結(jié)果83-88
• 6.2.1 基于有限元的安定性分析直接循環(huán)法83-85
• 6.2.2 基于能量法的有限元安定性分析原理85
• 6.2.3 基于塑性應(yīng)變的有限元安定性分析結(jié)果85-87
• 6.2.4 基于塑性應(yīng)變能的有限元安定性分析結(jié)果87-88
• 6.3 安定狀態(tài)應(yīng)力應(yīng)變分析88-90
• 6.3.1 塑性應(yīng)力與塑性應(yīng)變狀態(tài)88-89
• 6.3.2 結(jié)構(gòu)安定狀態(tài)分析89-90
• 6.4 本章小結(jié)90-92
• 第七章 結(jié)論與展望92-94
• 7.1 主要結(jié)論92-93
• 7.2 對后續(xù)研究的展望93-94
• 參考文獻94-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-100
• 作者和導(dǎo)師簡介100-102
• 附件102-103

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 萬興;;壓力容器分析設(shè)計的安定性載荷計算方法[J];化工設(shè)備與管道;2015年03期

2 胡有亮;李勇;陳水蓮;;正六邊形負壓桶強度及穩(wěn)定性分析[J];石油和化工設(shè)備;2013年09期

3 王婷;王靜;邱金梁;;探討壓力容器設(shè)計要求及設(shè)計方法[J];化工管理;2013年04期

4 秦叔經(jīng);;壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中分析設(shè)計方法的進展[J];化工設(shè)備與管道;2011年01期

5 薛明德;黃克智;李世玉;壽比南;;壓力容器設(shè)計方法的進步[J];化工設(shè)備與管道;2010年06期

6 謝全利;;壓力容器穩(wěn)定性分析[J];化工設(shè)備與管道;2009年02期

7 萬力,陶偉明,吳莘馨,何樹延;由初始幾何缺陷引起的薄壁壓力容器在內(nèi)壓作用下的局部非線性屈曲[J];核動力工程;2004年05期

8 王鳳生,吳大華,包河山;壓力容器設(shè)計方法探討[J];一重技術(shù);2004年01期

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本文編號：940890