基于极限分析的铝板翅式换热器封头许用接管载荷计算方法研究

对承受内压和接管载荷的板翅式换热器封头结构,运用有限元分析软件ANSYS对其进行了极限分析,计算出许用接管载荷后再对其作弹性有限元分析.采用应力分析设计方法,根据ASME-Ⅷ锅炉和压力容器标准第八卷第二册中的设计准则对在最大允许接管载荷作用下的结构应力最大点进行评定,为计算板翅式换热器封头接管载荷提供了可行性方法.     

废热回收换热器管口局部应力分析

为了研究废热回收换热器管口局部应力状况,应用有限元分析软件ANSYS进行建模、应力分析,并对应力强度进行评定,通过内压和外压两种工况的分析结果来判定管口局部在设计工况下是否发生应力失效。结果表明:在内压工况下,最大当量应力为240. 88 MPa,在接管和筒体相交区域的筒体位置处,通过危险点处两条线性化路径对应力线性化,评定结果合格。在外压工况下,最大当量应力为176. 11 MPa,在接管和筒体相交区域的筒体位置处,通过危险点处应力线性化,评定结果合格。研究结果为受复杂载荷的换热器管口分析设计提供了参考。     

连续箱梁桥最大悬臂阶段0号块横隔板应力分析

以某变截面连续箱梁桥作为研究对象,利用ANSYS建立0号块细部模型进行空间应力分析,用工作平面切割得到横隔板,查看横隔板在最大悬臂阶段下各个方向应力状态是否良好。分析结果表明,横隔板与顶底板承托倒角和腹板承托倒角交汇处会出现较大拉应力,应加强配筋设计。     

压力容器高应变部位应力场试验和数值分析

针对压力容器接管区高峰应变、高应变剃度、强大的弹性约束和应变峰值呈单向应力状态的特征,在压力容器接管模拟试板的基础上,对多种孔径的异型板应力应变场进行光弹性试验研究并建立有限元模型,分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力分析。数值结果表明,高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为异型板设计的合理性和裂纹扩展分析提供了可靠依据。     

周向斜接管容器弹性应力的试验

采用电测试验法对具有正交接管及25°周向斜接管圆柱形容器在接管横向弯矩载荷作用下的强度性能进行了研究.实验考察了模型的弹性应力分布、应力集中范围、变形特征、应力比等.试验结果表明,容器在接管横向弯矩作用下,筒体接管横向截面为危险截面,横向截面受拉侧根部为最危险点;正交接管容器J1的应力比与分别承受2种方向接管横向载荷的25°周向斜接管容器J2和J3的应力比相比,模型J2的应力比最大,J1的应力比次之,J3的应力比最小.     

树状柱结构空间四分叉铸钢节点受力性能分析

结合一加油站工程,用ANSYS有限元分析方法分析树状柱结构空间四分叉铸钢节点在轴力、弯矩分别作用及弯矩和轴力共同作用三种情况下不同分支施力时的最大应力及其分布情况,讨论了内外壁倒角半径及不同主管长度对节点受力性能的影响.结果表明:在三种受力情况下,不同分支施力时,节点内部最大应力均远小于铸钢材料的屈服应力,说明该种节点有很大的安全储备;受力情况相同但选取的施力分支不同,会影响最大应力值及其出现位置,但影响程度不同;节点在轴力及轴力和弯矩共同作用时,采用适当的内外倒角半径,可显著降低节点最大应力;在轴力及轴力和弯矩共同作用时主管长度对节点最大应力的影响不显著.     

矩形开槽钢管混凝土柱的受压承载性能

为分析环向钢管对核心混凝土受压承载性能的提高效果,对15个矩形开槽钢管混凝土柱进行轴压试验,研究倒角半径和钢管厚度对其受压性能的影响.基于圆形箍筋约束混凝土的极限应力计算模型,引入考虑截面形状的承载力折减系数,提出了矩形开槽钢管混凝土柱极限应力计算模型.结果表明,矩形开槽钢管约束混凝土柱的受压性能与钢管厚度及倒角半径密切相关,且钢管的开槽构造能够有效地避免钢管的纵向屈服.倒角半径越小,钢管约束效果越差,应力-应变曲线在屈服后会出现下降段,且钢管厚度越小,峰值后荷载下降越快.倒角半径越大,约束效率越高,应力-应变曲线在屈服后较平缓或出现上升段,但钢管厚度较大时,其环向约束效果下降,极限应力提高幅度也明显下降.     

VCM回收液分离器大开孔接管区设计

本文详细介绍了压力容器大开口接管区域设计计算步骤，并针对载荷、法兰、内拐角圆 弧等因素对大开口接管边缘应力分布的影响进行分析．     

带接管高压球形容器塑性大应变的应力分析

本文在应力测试和爆破试验的基础上,采用轴对称问题塑性大应变有限元程序对带接管高压球形蓄力器进行弹塑性应力计算,分析带接管球壳承载后在连接部位的应力分布、最大应力点的位置及应力集中系数,按Mises屈服准则计算接管连接部位的局部屈服压力、连接部位以及球壳的全面屈服压力;进一步分析连接部位和球壳的塑性区域扩展过程,结构弹塑性和塑性阶段的应力分布和应力集中系数。本文又分析了容器的爆破试验和理论应力计算结果,探讨高压容器的破坏失效机理及爆破压力的计算方法。     

压力容器与切向接管结构应力三维有限元分析及强度评定

采用三维有限元方法对压力容器与接管切向连接部位进行了应力分析,获得了该部位的应力分布信息,并与正交接管连接结构形式的应力分布进行了比较．计算结果表明,采用压力容器的切向接管连接结构,使连接区域及其附近区域的应力分布复杂化,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交接管开孔连接结构形式相比,采用压力容器切向接管连接结构,其连接部位的应力分布更趋复杂化,有更明显的应力集中现象．另外,本文还详述了采用JB4732—1995应力分析设计标准对压力容器与接管切向连接结构进行强度评定的方法．     

多荷载联合作用下含穿透裂纹接管安全评定

对多种荷载联合作用下含缺陷压力容器的安全评定目前仍无可靠方法.采用三维有限元方法,对含肩部穿透裂纹接管在内压和弯矩联合作用下安全评定所需的断裂比和荷载比进行求解.研究表明,断裂比可根据内压和弯矩作用下裂纹的应力强度因子KIs得到,KIs为仅受内压下应力强度因子与仅受弯矩下应力强度因子的线性加和.荷载比由实际外载、内压作用下接管极限内压p与弯矩作用下极限弯矩m求出,给出了内压和弯矩联合作用下接管极限荷载与p、m的关系.所得结论可用于内压和弯矩作用下含肩部穿透裂纹接管的安全评定.     

基于有限元的高压容器开孔接管区应力分析

对压力容器开孔接管区进行了三维有限元分析,获得了容器筒体、接管及其连接部位的应力分布信息。结果表明:压力容器开孔接管区产生明显的应力集中,且应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域。     

管壳式换热器外导流筒接管区的应力分析

本文应用有限元数值分析和实验应力分析两种方法对管壳式换热器外导流筒接管区的应力和强度问题进行了研究。选用较高精度８～２０变节点三维等参元对外导流筒开孔接管区应力进行有限元数值分析，得到了较为详尽的接管区应力分布规律；采用电测法得到的外导流筒接管区实验模型的应力分布规律，验证了有限元数值分析的结论，结果基本吻合。     

大跨径梁桥墩顶块空间应力数值分析及优化设计

为了优化大跨径连续梁桥和连续刚构桥墩顶块的分析方法,对墩顶块几何尺寸的确定方法、预应力的模拟方法、荷载的施加方法、边界条件的选取进行了分析,并且通过参数分析提出了有效的解决方法。在此基础上,提出了考虑普通钢筋配筋率影响的允许应力增大系数法,明确了墩顶块三维有限元计算结果的判断方法;提出了墩顶块倒角优化设计方法和一种新型的墩顶块形式。研究结果表明:墩顶块顶板、底板和腹板应力增大系数参考值为1.05,横隔板为1.10,倒角为1.55;只要墩顶块有限元模型尺寸足够大,加载方式对墩顶块关心位置计算结果的影响可以忽略;对连续梁墩顶块而言,倾斜隔板墩顶块各部分应力峰值较竖直隔板墩顶块有了很大的改善。     

压力容器接管区裂纹尖端应力强度因子的测定

针对压力容器接管区处于高应变梯度区的特征,用与压力容器接管的应变分布相类似的异形板来模拟接管,对不同孔径的异形板进行应力应变场的光弹性分析,给出高应变梯度区的应力分布状态,同时利用权函数理论,对裂纹尖端附近的应力强度因子进行测定,为裂纹疲劳扩展分析提供依据     

轴瓦合金层应力的有限元分析

建立了合金屋、钢背和轴承座的三层圆筒模型,利用ANSYS软件对轴瓦应力,尤其是合金层应力进行了计算,计算过程中考虑应力沿合金厚度方向的变化,结果显示,轴瓦周向应力分布取决于油膜压力的梯度,最大拉应力位于压力梯度最大处,而周向压应力的峰值则位于压力梯度方向改变处,径向应力的分布与滑膜压力的分布相同,压应力存在于油膜压力区域,径向应力与周向应力的最大值位于轴瓦合金层内表面,剪应力存在于压力峰值周围,并有一个转向过程,且剪应力的峰值位于轴瓦中截面合金层与钢背的结合处,理论计算证实,轴瓦合金层愈薄,疲劳强度愈高。     

空冷器管箱焊接处的焊缝强度分析

针对化工空冷器的管箱、接管及其连接处的焊缝在高压力和腐蚀性介质的作用下长期工作,设备的应力场分析十分复杂的情况,在充分考虑实际工况的基础上,运用大型通用有限元软件ABAQUS建立了化工空冷设备管箱、接管及其连接处焊缝的有限元模型,对设备在高压力载荷下进行了模拟计算,求解得到了管箱、接管及其连接处的应力场.结果表明:在设计压力为2.53 MPa工况下,最大应力发生在管箱和接管连接区域的焊缝上,管箱和接管连接处的焊缝上无局部屈服,焊缝满足静力强度要求,在椭圆形环的两端,不需要环形加强板.     

裂解炉下集气锥形接管失效分析

通过化学成份分析、金相的宏微观考察、Manson-Haferd参数对锥形接管持久寿命的估算，以及热应力的计算，对锥形接管的失效原因进行了分析，认为是由温差应力导致失效。所以应该充分注意高温构件保温措施的有效性，避免非正常温差应力的产生。     

步进式加热炉内钢坯加热过程的模拟研究

采用ABAQUS商业有限元软件对步进式加热炉内钢坯加热过程进行了分析计算,建立了加热炉内钢坯加热的热力耦合模型,计算了不同热送条件下,中心与表面的应力应变分布.结果表明:随着加热时间的延长及加热温度的提高,应力由铸坯表面向铸坯中心逐步增大;随着热送温度的升高,最大应变量逐步减少,应力存在一个拐点,且逐步出现双应力峰值.分析得出,在现有加热制度下,适合的热送温度在600℃左右.     

偏高岭土对水泥土应力-应变特性影响分析

为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析。试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3%时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加。