膜顶栓接沼气储罐罐顶结构修复与试验验证

膜顶栓接沼气储罐具有安装快速、防腐性能好、成本低等优点,但由于设计不当仍会出现失效问题,针对该类型储罐罐顶出现漏气、坍塌等问题,对该类型罐顶进行结构分析、寻找解决办法。利用Workbench建立罐顶有限元数值模型,分析设计工况下罐顶的应力、变形和罐顶处的螺栓强度;采用控制变量法进行罐顶结构分析,分析对比部件参数对应力、变形和螺栓强度的影响,并对罐顶进行修复与试验验证。结果表明:中心立柱高度是影响罐顶失效的主要因素,随着中心立柱的升高,内外膜施加的向心拉力减小,罐顶各部件应力、变形与螺栓强度得到了有效的控制。罐顶结构的修复提高了罐体整体的可靠性,为膜顶栓接沼气储罐的结构设计提供了思路。     

15×104 m3超大型石油储罐结构优化分析

为了提高超大型石油储罐的安全性能,开展了15×104m3油罐的结构优化分析。比较了罐体壁板和底板应力的几种计算方法,提出采用“组合圆柱壳法”计算壁板应力以及采用基于沉降量的有限元法计算底板应力;参照美国API 650和日本JIS B 8501设计规范制订了4种结构设计方案,计算得到各方案中壁板应力与底板应力大小,并进行相互比较。分析结果表明,参照美国API650标准设计并选用宽幅钢板的结构设计方案四理论计算应力最小,且应力评定合格。     

基于ANSYS/Workbench的LPG覆土罐有限元分析设计方法

LPG覆土罐是一种新型的LPG储存设备,介绍了该种储罐的设计方法,并运用ANSYS/Workbench分别对设计工况、耐压试验工况、地震工况和覆土工况下,罐体的全模型进行有限元分析计算。计算表明,设计工况、地震工况以及耐压试验工况下,罐体的应力分布主要集中在靠近气室和人孔大开孔影响区域内的结构不连续位置,覆土工况下罐体结构的应力分布主要集中在加强圈的中部。LPG覆土罐的设计应重点考虑气室和人孔的尺寸和布局,降低该区域的应力水平,防止结构发生塑性垮塌失效。同时,覆土施工过程中还应适当控制覆土对罐体产生的冲击作用,防止罐体结构发生失稳破坏。     

热轧带钢轧后冷却倾翻支架结构分析及优化设计

为实现热轧带钢轧后冷却倾翻支架的轻量化设计,在对目前国内采用的主要设计结构进行结构受力分析的基础上开展了拓扑优化设计。首先利用UG建立倾翻支架的三维结构模型,然后采用ANSYS进行不同受力载荷工况下主要结构件的应力分布和位移变形情况模拟分析。结果表明,主动杆最大应力均集中在中间区域靠近中间轴的角点上,最大变形量发生在靠近液压缸的边缘处;立柱的最大应力发生在立柱底板上螺栓孔附近,最大变形量发生在施加力的作用面附近区域。最后针对主动杆和立柱进行了结构优化和验证分析,在确保优化前后应力值和变形量基本一致的情况下,主要结构的重量比优化前减轻了13%左右。     

FAST舱停靠平台升降立柱的结构设计与力学分析

提出了FAST舱停靠平台升降立柱的详细结构设计,升降立柱作为舱停靠平台的主体支撑装置,是整个舱停靠平台的基础。通过软件ANSYS Workbench建立了升降立柱的有限元模型,针对升降立柱在不同工况下进行了有限元分析,得到了升降立柱在不同工况下的变形和应力结果。用数据验证了升降立柱结构设计的安全性,为舱停靠平台项目的实施奠定了基础。     

液压支架关键部位数值模拟研究

利用数值模拟软件对液压支架整体受力情况进行研究,发现在顶梁偏载工况下与立柱接触的顶梁柱帽位置出现最大MISES应力值为608.8 MPa,最大位移为7.59 mm;而在顶梁扭转工况下顶梁上最大应力值为整机中的最大值,为750 MPa,最大的变形量为13.1 mm,同时通过对虚拟焊接下MISES应力值与一体化处理下焊缝应力值进行比较,确定了液压支架薄弱位置,为设备优化提供一定的保障。     

基于有限单元法铰接式车身结构轻量化分析

针对某50t铰接式洒水车为研究对象,根据整车受力情况和铰接点受力特征,基于有限单元法建立罐体的动力学模型;以罐体轻量化设计为目标,各零件材料厚度作为设计变量,最大应力和变形量最为限定条件,开展优化设计,获取轻量化罐体结构;基于LS-DYNA对罐体进行瞬态动力学分析,分析制动行驶、水平转弯、右后轮过坑等三种典型工况下的运动状态,获取最大应力分布;基于优化后的实际车辆,采用应变片式应力测试系统,对有限元分析获取的应力较大部位进行实车测试,获取应力分布情况,并与仿真结果进行对比分析.结果 可知:满足应力和变形要求的前提下,罐体的重量减轻了17.61％;三种工况下,仿真分析获取的应力最大部位为隔板和底板相连接处,应力最大值为235.7MPa;实车测试的应力最大值发生部位与仿真分析结果一致,之间的误差在6％以内;实测值均小于优化前数值,表明优化方案是可行的,降低了极值点的应力值,表明仿真分析是可靠的.     

基于流固耦合的过滤器罐体强度分析

为保证空气过滤器罐体在高压工况下工作的可靠性,基于ANSYS Workbench有限元分析软件进行单向流固耦合分析,计算出其在峰值压力下的应力与形变量。仿真结果表明,在35 MPa瞬时工作压力下,罐体入口连接处产生最大的应力值为199.05 MPa,小于材料的屈服强度,满足设计要求;罐体上部盖板处最大变形量不超过0.5 mm,满足O型密封圈使用要求。以上方法缩短了过滤器罐体设计周期,并且提供了有效的验证方法,为相关产品的设计提供了参考。     

液压顶紧器碟簧组设计与分析

为了使液压顶紧器能够在高温、高压下提供足够的密封力,对液压顶紧器中A系列、B系列和C系列碟簧进行设计与分析研究。研究表明:在特定工况下,A系列碟簧使用性能优于B系列、C系列碟簧;摩擦力对碟簧的承载能力和变形有较大影响,考虑摩擦力和忽略摩擦力时其载荷-变形曲线有较大差异;无论是单片碟簧还是碟簧组,其应力和应变分布规律基本相同,最大应力均位于碟簧或碟簧组的最上端;碟簧组的应力和应变均随着碟簧数量的增加而增大,但碟簧数量不宜过多,当并联碟簧片数n=7时,其应力已超过材料的许用应力,而n=6时虽产生了很大的应力,但应力强度评定结果满足标准要求。综合考虑应力、位移、自由高度、变形量和使用空间等因素,最终确定A系列下并联碟簧片数n=6、串联碟簧组数i=5时复合组合碟簧综合性能最佳,该组合可以为液压顶紧器提供足够的密封力。     

基于ANSYS大型球顶拼装罐体的设计

基于ANSYS软件对罐体进行工程仿真分析,模拟不同情况下的大型罐体的实际状态,通过对罐体工程整体的环境受力状况、罐顶部分环境载荷产生变形情况、罐壁部分在安全系数范围内板材选用合理性的分析,以及最底层螺钉极限受力的承力值的设计,可以直观和科学完善罐体产品的研发,完成成本最优安全可靠的罐体工程。     

曲轴端面加工中心立柱的动态特性分析

针对曲轴端面加工中心动态特性要求高以及立柱在不同工况下表现出不同的动态响应特性等问题,对立柱结构进行了动力学研究。基于ANSYS的动力学分析理论,对机床立柱模型进行了适当的简化,接触面间的接触特性采用六节点的等参数单元模拟结合部的接触特性,建立了动力学仿真模型。对结构进行了模态分析以及动态载荷下的谐响应分析,获得了机床结构的振动特性和变形分布规律;对不同工况下立柱的动态响应情况进行比较,提出了不同工况对立柱动态响应的影响规律。研究结果表明,随着主轴箱高度提高,结构固有频率有所改变,立柱动态响应越发明显;不同工况下立柱均在一阶固有频率附近发生最大位移;还明确了结构刚度薄弱位置,为进一步优化结构刚度提供了理论依据。     

汽轮机长叶片设计中蒸汽弯应力的计算

叶片是整个汽轮机中的核心部件,它对整个机组的效率、安全性等有着非常重要的影响。对于长叶片蒸汽弯应力计算方面一直没有很好地解决拉筋和围带约束对长叶片蒸汽弯应力的影响,导致设计出的长叶片偏厚,叶片质量偏重,致使叶根的强度要求很大。为了解决这一问题,使长叶片设计更贴近工程实际,文中给出了长叶片的蒸汽弯应力计算中拉筋和围带影响的蒸汽弯应力计算公式。突破了以前设计叶片时在蒸汽弯矩计算中只采用自由叶片的形式,实现了拉筋围带反弯矩的计算,提高了设计精度,为长叶片的开发提供了技术保障。     

基于三维模型的立式拱顶储罐应力分析与弱顶影响因素分析

以3×103 m3立式拱顶储罐为研究对象,针对GB 50341对弱顶结构的要求,评价储罐的弱顶性能。建立储罐的空间模型,采用有限元法对储罐进行应力分析,计算得到储罐在空罐、半罐、满罐下的应力分布和强度破坏压力。通过对储罐弱顶影响因素的分析,找出影响储罐弱顶性能的主要因素,并探讨了使该类储罐设计成弱顶的可能性。     

基于拓扑优化方法的机床立柱轻量化设计

以某型机床立柱为研究对象,开展了立柱结构的轻量化研究工作。首先,利用Hyperworks软件对立柱结构进行静态和动态特性分析,得到立柱在切削力工况下的应力、变形位移云图、固有频率、振型以及频率位移响应曲线;然后,采用变密度法以柔度最小为目标函数进行拓扑优化,根据拓扑优化云图得到立柱内壁的筋条排布形式;接着,提取加筋板的中面并建立2D模型,进行尺寸优化设计,得到加筋板的最优厚度尺寸;最后,将优化模型与原模型进行力学性能对比分析。优化结果显示:基于拓扑优化方法的机床立柱可在减轻重量的同时提高其静、动态特性。     

大型石油储罐象足屈曲的一种新的预防方法

象足屈曲是大型石油储罐受到垂向冲击载荷后易发生的一种典型破坏形式。由于传统的提高大型油罐象足屈曲临界载荷的方法存在某些不足,提出一种在储罐底部危险部位设置轻质加强圈用于防止象足屈曲的预防方法。依据弹性板壳理论,对设置了加强圈的储罐变形进行完整的力学分析,获得油罐各圈壁板环向薄膜内力分布和径向位移的解析解,直观地建立起加强圈设置高度和横截面积大小与罐壁径向位移间的关系;同时利用该解析解研究不同加强圈横截面积和设置高度对油罐壁板危险区域的环向薄膜内力分布和径向位移的影响。结果表明,合适的加强圈横截面积大小和设置高度能有效地降低储油罐壁板危险区域的环向薄膜内力和径向位移,提高油罐抵抗象足屈曲失效的能力。     

典型加筋壁板纯剪切工况有限元模拟

针对典型加筋壁板纯剪切试验夹具,利用Abaqus软件对该纯剪切工况进行模拟,验证夹具设计的合理性。采用一维、二维和三维单元相结合的方式,显著提高计算效率。从壁板承受面内剪力角度分析加筋壁板的整体受力情况。计算结果表明,整体模型von Mises应力呈现中心对称性,壁板芯边界上距加载端较远区域应力分布均匀,满足纯剪切条件;壁板向加筋条的载荷传递效率较低;夹头螺栓附近应力呈现较好的对称分布。     

油管特殊螺纹接头密封及安全综合性能评价

为研究井下复杂工况对油管特殊螺纹接头的影响,利用Abaqus有限元软件建立螺纹接头有限元模型,在一定径向和轴向过盈量下模拟初始螺纹上扣状态,在不同轴向载荷、内压和温度下分析油管特殊螺纹整体结构完整性以及密封性能,并提出整体密封、局部密封性能指数以及综合安全性能评价方法。结果表明：在不同工况条件下特殊螺纹接头Mises应力和接触压力呈现凹型分布趋势,首尾以及最后一扣退刀槽位置是应力相对集中的薄弱部位;温差增大导致接头结构热胀冷缩变形应力水平有明显提高,内压以及轴向载荷增加使整体密封性能有所提高但台肩局部密封性能存在差异;接头使用螺纹脂提高了螺纹接头整体及局部的密封和安全性能;内压越大温度越高接头安全性越低;螺纹在拉伸载荷工况下整体安全性能有所提高,但局部台肩结合处出现分离致使安全性有所下降;在压缩工况条件下螺纹整体安全性有所上升,但受螺纹结构与抗压缩性能影响,超过一定载荷安全性能反而下降。     

CXH660车铣复合加工中心立柱方案的有限元法优化设计

对CXH660车铣复合加工中心立柱的截面形状、导轨的分布形式以及加强筋结构布置进行了方案设计,并采用有限元分析方法对方案进行了优化设计,获得了立柱在不同载荷工况下的变形位移和应力分布,用变形补偿的方法保证立柱的几何精度。     

大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算

随着成品油储罐的大型化发展,采用空间网壳结构作为储罐罐顶已成为必然趋势。虽然网壳结构在建筑行业已有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题。比较分析现有大型网壳结构形式的优劣,针对大型拱顶网壳储罐结构特点,给出网壳顶网格类型、杆件截面、节点形式的选型意见;为提高网壳顶与下部罐体连接的安全性,自主提出一种可用于大型拱顶网壳储罐的新型支座结构;研究网壳顶整体稳定性的计算方法,采用考虑几何非线性的荷载-位移全过程分析方法,计算得到拱顶网壳储罐结构的临界失稳荷载,分析下部罐体、不同约束方式和不同安装偏差对拱顶网壳稳定承载力的影响;并依据JGJ7-2010《空间网格结构技术规程》等建筑行业规范标准,以一50 000 m3大型拱顶网壳储罐为例对稳定性计算进行案例分析,验证相关规范同样适用于储罐网壳。     

地震激励下储液罐提离动态响应试验研究

摘要：对钢制的大型带外浮顶的圆柱形储液罐模型进行振动台模拟试验,通过在不同工况下,对试验结构系统输入水平和竖直两种方向地震激励来测试和分析其地震响应情况,得到两种激励方向下,储液高度、有无浮顶情况、地震波幅值和频率等各种因素对模型结构系统动态响应行为的影响以及它们的联合作用,并得到各种工况下本试验模型结构系统的绝对位移和提离响应行为规律。此外,还系统地阐述了试验中所选用的实验台设备、试验方法、罐体模型设计、传感器、数据采集、测点布置方法和地震激励的输入方法等试验中的重要因素。本试验的研究将为理论分析、结构设计和计算机数值模拟等研究项目提供可靠的依据。