缠绕式容器的疲劳分析与实验研究

本文研究了缠绕层对内筒含穿透裂纹的容器疲劳扩展速率的影响。结果表明：即使在等壁厚、等裂纹长度、等应力的条件下，内筒含穿透裂纹的缠绕式容器的裂纹扩展速率也明显小于单层容器的裂纹扩展速率，缠绕层数越多，上述作用越显著。本文还得出了缠绕式容器的鼓胀系数计算式。揭示了：压力容器或高压管道只要适当缠绕几层扁平钢带，其疲劳、断裂性能就可较显著地得到改善。     

多层包扎式高压容器的强度计算

本文研究了多层包扎式高压容器筒体予加应力的计算方法。建议以筒体内外壁同时进入屈服为出发点来设计筒体及改进包扎工艺,以提高容器的弹性承载能力。建议引入从试验得出的当量导热系数来计算筒壁温差及设计高温热容器,代替目前套用绕带容器计算筒壁温差的经验公式。根据国内外的爆破试验结果,归纳出计算多层包扎容器爆破压力的实验式。最后,用实验数据校核了予加应力的计算方法,两者基本上是吻合的。     

内压容器筒体大开孔结构的弹塑性应力分析

针对内压容器筒体开有大直径孔后会产生很高的应力集中这一问题,在考虑材料塑性变形特性的前提下,对不同开孔率的内压容器筒体结构进行了一系列的弹塑性有限元分析.结果表明,内压容器在大开孔状态下,孔周边应力集中很严重,其中孔与筒体的相贯线最高点表现为强烈的周向应力特征,相贯线最低点则表现为轴向应力特征.在逐步加载过程中,加载前期孔周边应力呈线性增长,而后表现为高应力范围的扩大.对于均处于塑性阶段的结构而言,开孔率的大小对高应力区的分布范围影响较大.分析大开孔内压容器筒体结构的应力分布时,材料的非线性特性对分析结果有很大影响.     

绕丝式高压容器的进一步研究

本文是在以前进行过的二个绕丝式高压容器试制与爆破试验研究基础上,在制造（绕丝） 过程与屈伏压力以下的水压试验中,对所推得的有关计算钢丝予聚应力公式,绕丝筒内壁应 力公式及有轴向加强饭时筒体轴向强度计算公式等进行了实验校核;证明了理论公式的可靠 性及其误差,并且充分肯定了绕丝筒轴向加强饭结构的合理性,为大直径绕丝式高压容器的 工业生产提供了方向。为减少法　弯矩对与内筒朕接处焊缝的影响,木文提供了计算法　必 要长度的理论式。 为测定在水压试验时筒体内壁应力,对电阻应变丝的防水,绝缘、电线的引出及压力补 偿等问题取得了初步经验。     

扁平绕带式和整体包扎式容器的综合对比

与单层容器相比,多层容器在安全性和经济性方面有显著优势。扁平绕带式和整体包扎式容器是两种无深环焊缝的多层高压容器。文中从材料、安全性、经济性及端部结构方面,对两种容器作了综合对比分析。     

卧式内压圆筒形容器无须进行压力试验应力校核

以GB150－98钢制压力容器为依据，推导证明了卧式内压圆筒形容器以免去压力试验下筒壁薄膜应力校核。     

双合环高压容器应力分析

介绍了双合环高压容器的设计计算，它应用基于壳体理论的应力分析方法。多个模拟的双合环高压容器的应力测定和爆破实验的结果与用本计算方法的计算结果是一致的。     

多层高压容器存在间隙时的应力分析与计算程序

本文对多层式高压容器存在层间间隙时进行应力分析,找出有间隙厚壁圆筒应力—应变的关系,推导应力计算的方程式,提出应力计算的数学模型.并应用FORTRAN算法语言,编写计算内壁环向应力的计算程序.为了消除间隙,对φ505多层绕板容器进行超压处理试验,测定处理前后的内壁环向应力,将实测应力数据,与应用上述计算程序的计算机计得结果进行对比,找出超压处理过程间隙减少的情况.     

内压容器的边缘应力及其对容器封头焊缝的影响

内压容器的边缘应力具有局部性及自限性的特点 ,它是压缩变形产生的 ,可用微分方程来分析计算。在实际设计内压容器时 ,应充分考虑封头的形状对边缘应力的影响 ,从而设计出安全可靠的内压容器。     

内压容器的边缘应力及其对容器封头缝的影响

内压容器的边缘应力具有局部性及自限性的特点，它是压缩变形产生的，可用微分方程来分析计算。在实际设计压容器时，应充考试封头的形状对边缘应力的影响，从而设计出安全可靠的内压容器。     

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。     

基于遗传算法轴对称梯度功能材料优化设计

基于计算数学理论与热弹性原理, 针对环状截面梯度功能材料(FGM)提出了热应力分布公式.以沿坐标轴的最大热应力达到最小为目标,建立了轴对称FGM多目标优化模型. 应用遗传算法实现了优化设计, 获得了稳态温度场下环状截面FGM的最佳材料分布参数.     

流体静高压容器泄漏原因分析及预防措施

根据流体静高压容器加载时下压杆爆炸前后的实验数据、检验结果,从材料选择、高压容器对中、上下缸载荷分配三方面分析了容器泄漏原因:(1)阳磨菇头选材有错、热处理不当导致Bridgman密封组件失效;(2)下压杆选材及热处理工艺有误导致加载时脆性断裂;(3)压杆导向和定位不良,球面垫块球半径过大均可严重导致压杆脆性断裂;(4)密封套圈无支承面太小,容易造成上下油缸压力差偏大,引起下压杆炸碎。由此,提出相应的预防措施。     

高压容器筒体结构的最优化设计

针对高压容器筒体结构尺寸的设计,应用最优化设计理论,建立了高压容器筒体结构尺寸的优化数学模型,采用Turbo C语言编制了优化设计程序,获得了确定高压容器筒体结构尺寸的便捷、可靠的优化设计方法.最后,把所建立的优化设计方法用于2台高压容器筒体的设计,设计结果显示,采用本文的设计方法,能使容器在满足操作工艺要求和机械强度的前提下,用材较少,成本较低.     

压力容器概率安全评定的可靠指标研究

应用信息熵理论,在最苛刻压力试验和正常操作时,分析了4种结构压力容器的初始屈服与爆破强度的可靠度系数.基于屈服、爆破和断裂3种失效准则,从等可靠度的观点,确定了压力容器的可靠指标:1)钢制薄壁圆筒、薄壁球形容器和扁平绕带容器初始屈服强度的可靠指标,在气压试验与液压试验分别为1.920与0.815,在正常操作时为3.18...     

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。     

钢制压力容器非线性稳定分析

为确定短圆筒钢制压力容器的稳定性能和临界荷载,对5米长的钢制压力容器开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对压力容器进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了压力容器结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了短圆筒压力容器抗失稳的四点措施。     

动脉硬化血管疲劳裂纹扩展与破裂理论与数值分析

 动脉粥样硬化的斑块破裂是中风和心肌梗死的主要原因.斑块破裂与血液和剪切应力存在一定的关系.基于血管是天然的周期性低应力环境,本文将血管斑块破裂处理成一个疲劳问题,将血管简化成圆筒,探讨斑块中的裂纹扩展与疲劳破坏,并考查血管内外径比、血栓、血压等因素对疲劳寿命的影响.应力强度因子的计算采用经典圆筒内壁单边裂纹的理论公式,疲劳裂纹扩展利用著名的Paris法则,并利用数值方法求解裂纹扩展过程.研究发现,在血管内外径比不变时,内径的大小对疲劳裂纹扩展的影响几乎可以忽略不计;血栓形成会增加血管壁厚,降低应力集中,该单一因素在疲劳意义上反而会有利;血压对血管疲劳寿命的影响非常大,成指数次减小或增加.     

开孔接管补强圈补强效果和适用性研究

分别采用等面积法和基于有限元应力分析设计方法对内径1 000mm的圆筒开100～500mm圆孔在1～6MPa的情况下进行了分析。应力分析设计中,分别采用了传统的Path1和标准推荐的Path2进行了应力评定。分析结果表明,Path1的分析结果较Path2偏于保守。根据Path2的分析结果,补强圈补强适用于6MPa以下的压力,且在内压较小时,具有较大的安全裕度。     

压力容器接管区模拟异形试板的拟协调元分析

针对压力容器接管区高峰应变的特征,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应用拟协调条件,建立单元间位移弱连续条件的拟协调有限元模型。该模型不需要应力满足平衡条件,简化了矩阵求逆计算,容易得出应变的离散精度,因此可以解决常规有限元难以适应的奇异性领域。文章分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力数值分析,计算结果表明高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为压力容器接管部位的设计和裂纹疲劳扩展分析提供了可靠依据。