基于有限元方法的圆筒形容器开孔等面积法补强效果研究

根据"钢制压力容器分析设计标准(JB 4732-1995)"规定的应力评定准则,分别建立传统采用的"路径1"和标准《压力容器》(GB 150-2011)推荐的"路径2"两条路径,采用有限元分析方法对直径1 000~3 000mm的容器(具有直径100~1 000mm开孔)进行接管壁厚的设计,并将采用"应力分析方法"得到的结果与采用"等面积法"的计算结果进行了对比。分析结果表明,等面积法较之传统采用的"路径1"偏于危险,但较之GB 150-2011推荐的"路径2"则偏于保守,根据实践经验和有限元分析结果,认为按照"路径2"进行设计更加符合实际情况。     

氢燃料内燃机NOx排放特性及机理

为深入研究氢燃料内燃机NO_x的生成机理,基于CONVERGE软件建立了三维网格耦合详细化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型,进行了氢燃料内燃机在不同负荷下的燃烧及排放特性研究。模型的仿真结果和试验数据较为吻合。结果表明,氢气浓度增大有利于提高氢燃料内燃机的效率;NO的大量生成出现在不断升温的快速燃烧期,快速燃烧结束后NO总量不断减少,其缸内平均温度低于2 200K时NO总量趋于稳定;热NO,NNH和N_2O是NO生成最主要的路径,其中热NO路径产生的NO排放最多,其贡献率随着负荷增大而增大。NNH和N_2O路径在较低浓度时有接近25%的贡献率,而在燃空当量比为1.0时,这2种路径对NO生成的贡献率之和为负值。采用化学反应动力学方法得到了3种路径在不同负荷下对NO生成的贡献率,初步揭示了氢燃料内燃机NO_x生成的机理,为后续研究提供了理论参考。     

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。     

基于POD的含平面缺陷压力管道可靠性研究

无损检测可靠性日益受到重视,针对无损检测缺陷检出概率(POD)与管道可靠性之间的关系开展研究,建立了缺陷检出概率与缺陷尺寸分布规律的定量关系,以缺陷尺寸分布规律为基础,参照GB/T 19624-2004规范中平面缺陷常规评定方法和Monte Carlo理论,提出利用MAT-LAB软件编程实现由缺陷检出概率计算所得缺陷尺寸分布参数进行可靠性分析的安全评定新方法,并利用该方法探求缺陷检出概率和缺陷尺寸与管道结构可靠性的关系,为压力管道设备的安全运行提供必要保障。     

长管拖车天然气瓶疲劳寿命分析

长管拖车天然气瓶在内压变化及道路运输造成的惯性载荷作用下,存在疲劳失效风险。为了明确在交变载荷作用下气瓶的安全状态,以目前广泛采用的长管拖车天然气瓶为模型,针对内压和惯性载荷作用下的长管拖车气瓶进行了疲劳分析。采用ANSYS Workbench进行模拟,得到了不同载荷条件下气瓶的疲劳寿命分布情况。分析结果表明,在内压作用下,气瓶处于有限疲劳寿命状态,但能够满足要求;当惯性载荷超过一定数值时,长管拖车气瓶处于有限寿命状态,不满足强度要求,因此要控制其受到的惯性载荷。     

扇环形半圆截面圆筒应力分布规律研究

采用ANSYS/workbench有限元软件,对扇环形挡板、半圆端板、半圆筒厚度均为20mm的扇环形半圆截面容器进行应力分析。分析结果表明扇环形挡板上的等效应力最大值出现在挡板的中心部位,半圆挡板、半圆筒的等效应力最大值出现在内表面的连接处。分析得到了扇环形挡板、半圆端板、半圆筒上等效应力的分布情况,同时,得到了扇环形挡板和半圆筒的内、外表面上高应力区与应力平稳区等效应力与区域的大小。研究结果为扇环形半圆截面容器的设计提供了参考依据。     

均匀腐蚀下管道可靠度及参数敏感度研究

分别采用一次二阶矩法和Monte-Carlo法对某存在均匀腐蚀的管道进行了可靠性分析,结果发现Monte-Carlo方法分析结果可靠度数值略低于一次二阶矩法;可靠性分析发现,虽然管道的平均应力始终小于屈服应力,但管道可靠度随着均匀腐蚀的发生呈现加速下降趋势,至运行20年可靠度仅为0.58,已经无法安全使用;管道可靠性参数分析发现,对管道可靠度影响最大的为壁厚,其次为材料强度性能,然后为材料的载荷状况,材料载荷对可靠度的影响程度取决于这种载荷对管道总体应力的贡献程度。