• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    基于有限元法的正交實(shí)驗(yàn)對蒸煮管大開孔處應(yīng)力分布的研究

    2014-01-05 02:10:58劉超鋒劉建秀伊萬成
    中國造紙學(xué)報(bào) 2014年2期
    關(guān)鍵詞:殼體平均值材質(zhì)

    劉超鋒 劉建秀 白 玉 伊萬成

    (1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院過程裝備系環(huán)境污染治理與生態(tài)修復(fù)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州,450066;2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州,450066;3.鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,河南鄭州,450066;4.北京翔升科創(chuàng)科技有限公司,北京,100027)

    過程設(shè)備幾乎沒有不開孔的。開孔處存在局部高應(yīng)力,從而使其承壓能力下降,尤其是徑向大開孔結(jié)構(gòu),這在壓力容器設(shè)計(jì)中常常會遇到。根據(jù)調(diào)研,制漿工段所用蒸煮管的工作壓力、工作溫度一般分別為 0.55~1.0 MPa、140~190℃。紙漿廠使用的蒸煮管內(nèi)徑為1~2.13 m;筒體(常見材質(zhì)有20G、Q245R、Q345R、18-8系奧氏體不銹鋼、復(fù)合鋼板)的常見名義壁厚為16~26mm。由于種種原因,現(xiàn)場設(shè)備布置得過于緊湊,工作環(huán)境的溫度高、壓力高,使得操作人員很難接近。即使采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接頭,也未必能進(jìn)行100%的無損檢測。因此,設(shè)計(jì)時(shí)焊接接頭系數(shù)一般選0.85,蒸煮管進(jìn)出料口的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑之比為(0.5~0.8)∶1,此類大開孔進(jìn)出料口常用內(nèi)徑為680、800 mm。

    蒸煮管這種大開孔的壓力容器運(yùn)行若干年后可能會出現(xiàn)壁厚減?。?]。利用簡單、準(zhǔn)確、快速的辦法給出該壓力容器的壁厚和應(yīng)力大小之間的關(guān)系,對于企業(yè)安全生產(chǎn)特別重要。為了解決此類設(shè)備在采用實(shí)驗(yàn)應(yīng)力測定時(shí)操作不方便、代價(jià)昂貴的現(xiàn)實(shí)問題,本研究利用有限元軟件,對開孔處主要特征參數(shù)對殼體的最終壁厚設(shè)計(jì)的影響進(jìn)行了較為全面的分析。

    1 研究方案

    在蒸煮管上大開孔結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片實(shí)測應(yīng)力[2-3]的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行了有限元計(jì)算(見表1)。表1表明,與實(shí)測應(yīng)力相比,有限元計(jì)算的結(jié)果最大誤差僅為2.88%,表明有限元法用于計(jì)算此類承壓結(jié)構(gòu)壁厚是可行的。

    表1 開孔處最高應(yīng)力 MPa

    為了提高有限元計(jì)算結(jié)果的全面性,用正交實(shí)驗(yàn)法研究各參數(shù)由于開孔對殼體最終設(shè)計(jì)壁厚的影響。被分析的蒸煮管的主要數(shù)據(jù)如下:圓筒體內(nèi)徑1370 mm,開孔處徑向接管內(nèi)徑800 mm,補(bǔ)強(qiáng)圈外徑1200 mm。在有限元計(jì)算時(shí),選取筒體長度、接管長度應(yīng)考慮邊緣應(yīng)力的邊界效應(yīng)。焊接接頭結(jié)構(gòu)尺寸按照行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選取。該容器的工作壓力0.8 MPa,工作溫度170℃。由于介質(zhì)pH值較高,工作溫度也不低,因此,當(dāng)其材質(zhì)為碳鋼時(shí),腐蝕裕量為2 mm;其材質(zhì)為不銹鋼時(shí),如果認(rèn)為介質(zhì)腐蝕性極微時(shí),腐蝕裕量為0。計(jì)算中忽略管口載荷的影響。徑向大開孔的筒體一端施加固定約束。利用有限元法進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所考慮的3個(gè)因素(自變量)為:殼體厚度(A)、筒體材質(zhì)(B)(符合GB150—2011“壓力容器”[4])、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度(C),同時(shí),選取3個(gè)水平。正交實(shí)驗(yàn)的指標(biāo)是“工作應(yīng)力計(jì)算值與應(yīng)力的許用極限的最大比值”。該值小于1且接近1,才能既安全又經(jīng)濟(jì)。

    2 正交實(shí)驗(yàn)過程

    首先進(jìn)行了A因素水平1的正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如表2所示。

    表2 初步的正交實(shí)驗(yàn)表及正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    若工作應(yīng)力計(jì)算值與應(yīng)力的許用極限的最大比值超過1,那么不能滿足JB 4732—1995“鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”(2005年確認(rèn)版)規(guī)定[5]的強(qiáng)度要求。水平組合為A1B1C3(殼體計(jì)算厚度8 mm、材質(zhì)為Q245R、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度12 mm)和A1B3C3(殼體計(jì)算厚度8 mm、材質(zhì)為06Cr19Ni10、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度24 mm)均無法滿足強(qiáng)度要求。同時(shí),考慮到“補(bǔ)強(qiáng)圈厚度與被補(bǔ)強(qiáng)殼體名義壁厚之比不超過1.5”之強(qiáng)制性規(guī)定,在計(jì)算相應(yīng)因素的水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值時(shí)水平組合A1B2C2(殼體計(jì)算厚度8 mm、材質(zhì)為Q345R、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度21 mm)也不被考慮??傊珹因素的水平太低,因此,以下實(shí)驗(yàn)將A因素的最低水平調(diào)整至14 mm。正交實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如表3所示。

    表3 正交實(shí)驗(yàn)條件和正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    3 結(jié)果與討論

    3.1 殼體計(jì)算厚度(A)的影響

    A因素的1水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kA1為(0.855+0.533+0.713)/3=0.703。A 因素的2水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值 kA2為(0.633+0.445+0.687)/3=0.588。A 因素的 3 水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kA3為(0.527+0.410+0.528)/3=0.488。

    由于kA1>kA2>kA3,因此,A1為A因素的優(yōu)水平,此時(shí)對應(yīng)的殼體計(jì)算厚度為14 mm。

    3.2 材質(zhì)(B)的影響

    B因素的1水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kB1為(0.855+0.633+0.527)/3=0.672。B 因素的2水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值 kB2為(0.533+0.445+0.410)/3=0.463。B 因素的 3 水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kB3為(0.528+0.687+0.713)/3=0.643。

    由于kB1>kB3>kB2,因此,可斷定B1為B因素的優(yōu)水平,此時(shí)對應(yīng)的材質(zhì)為Q245R。

    3.3 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度C的影響

    C因素的1水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kC1為(0.855+0.687+0.410)/3=0.651。C 因素的2水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值 kC2為(0.533+0.633+0.528)/3=0.565。C 因素的 3 水平所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之和的平均值kC3為(0.527+0.445+0.713)/3=0.562。

    由于kC1>kC2>kC3,因此,可斷定C1為C因素的優(yōu)水平,此時(shí)對應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為12 mm。

    3.4 確定因素的主次順序

    根據(jù)極差Rj的大小,可以判斷各因素對實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響主次。A因素對應(yīng)的極差RA為(0.703-0.488)=0.215。B 因素對應(yīng)的極差 RB為(0.672-0.463)=0.209。C 因素對應(yīng)的極差 RC為(0.651-0.562)=0.089。極差越大,表示該因素的水平變化對實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響越大,因素越重要。因此,A、B、C這3個(gè)影響因素中,主次順序?yàn)锳>B>C。

    4 結(jié)語

    在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),殼體計(jì)算厚度(A)14 mm、材質(zhì)(B)為Q245R、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度(C)12 mm的組合為最佳組合。在影響工作應(yīng)力計(jì)算值與應(yīng)力的許用極限的最大比值的3個(gè)因素中,殼體計(jì)算厚度影響最大,為主要因素,其次為材質(zhì),補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為不重要因素。

    對壓力容器進(jìn)行應(yīng)力分析設(shè)計(jì),不僅可以提供可靠的有限元理論計(jì)算結(jié)果,還可以節(jié)約壓力容器的造價(jià),特別是單根蒸煮管的鋼材質(zhì)量超過45 t以上[6]。通過承壓結(jié)構(gòu)壁厚優(yōu)化,可以實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕量化,經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

    [1]王道文,史曉冬.橫管連蒸制漿系統(tǒng)中蒸煮管壁減薄的原因分析[J].中國造紙,2011,30(2):38.

    [2]章春亮,陳祥龍.橫式連續(xù)蒸煮管大開孔實(shí)測應(yīng)力分析[J].輕工機(jī)械,1990,8(2):18.

    [3]章春亮,陳祥龍,方 英,等.橫式連續(xù)蒸煮管大開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)[J].中國造紙學(xué)報(bào),1990,5:88.

    [4]全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB 150—2011壓力容器[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

    [5]全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.JB 4732—1995鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:新華出版社,2005.

    [6]劉建蒙,黃德山,崔學(xué)錄.橫管式連續(xù)蒸煮系統(tǒng)用蒸煮管的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械,2013,31(1):60.

    猜你喜歡
    殼體平均值材質(zhì)
    “平均值代換”法在數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用
    減速頂殼體潤滑裝置的研制與構(gòu)想
    汽車變速箱殼體零件自動化生產(chǎn)線
    衣服材質(zhì)大揭秘
    油泵殼體的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
    TH型干燥筒殼體的焊接
    焊接(2016年2期)2016-02-27 13:01:22
    外套之材質(zhì)對比戰(zhàn)
    Coco薇(2015年10期)2015-10-19 12:17:50
    針織衫之材質(zhì)對比戰(zhàn)
    Coco薇(2015年10期)2015-10-19 12:17:14
    10KV配變繞組材質(zhì)鑒別初探
    平面圖形中構(gòu)造調(diào)和平均值幾例
    合川市| 八宿县| 德格县| 青神县| 宁津县| 郓城县| 武义县| 泰兴市| 边坝县| 万荣县| 盘锦市| 贞丰县| 霍邱县| 武宣县| 岑溪市| 阳东县| 宁陵县| 原阳县| 丰县| 建始县| 祁东县| 怀集县| 花垣县| 通许县| 乐陵市| 江孜县| 麻栗坡县| 万全县| 锦州市| 明星| 司法| 交城县| 兰坪| 连云港市| 南通市| 呼和浩特市| 宁河县| 通渭县| 祁东县| 江安县| 新沂市|