GYF300型超高壓水晶釜筒體自增強(qiáng)處理有限元仿真與殘余應(yīng)力分析.pdf

1、超高壓容器是在很高的壓力(大于100MPa)和應(yīng)力水平下工作的,因此保證操作能長期、穩(wěn)定、安全的進(jìn)行便成為超高壓容器設(shè)計(jì)、選擇結(jié)構(gòu)型式的決定因素。大量的研究表明對于超高壓容器厚壁圓筒采用自增強(qiáng)處理技術(shù)能很好的改善筒體的應(yīng)力分布,提高彈性承載能力。那么對自增強(qiáng)處理殘余應(yīng)力有效的數(shù)值計(jì)算一直是研究超高壓容器的主要內(nèi)容。從目前國內(nèi)研究現(xiàn)狀來看,對超高壓容器自增強(qiáng)處理殘余應(yīng)力的計(jì)算研究一般均采用數(shù)值公式計(jì)算的方法,這些方法工作量大,且精確度差。

2、因此將有限元引進(jìn)自增強(qiáng)處理殘余應(yīng)力的分析顯得至關(guān)重要。本文以北方重工集團(tuán)生產(chǎn)的GYF300型超高壓水晶釜為研究對象,以大型CAE軟件—ANSYS為工具,研究分析了其筒體在工作載荷作用下的彈性應(yīng)力分布,以及通過自增強(qiáng)處理后的殘余應(yīng)力、應(yīng)變及熱應(yīng)力分布,詳細(xì)計(jì)算了在實(shí)際工況下筒體是否經(jīng)自增強(qiáng)處理兩種情況下的綜合應(yīng)力分布狀態(tài)和數(shù)值大小。厚壁筒體是超高壓容器的主要承載部件,也是容器的核心部分。為了改善應(yīng)力在筒體內(nèi)的分布狀態(tài),提高筒體的彈性承載能

3、力,利用自增強(qiáng)技術(shù)對筒體進(jìn)行自增強(qiáng)處理。本文在圓筒的自增強(qiáng)處理仿真分析中,考慮到焊接平蓋封頭簡單易行,以平蓋型密封筒體建立有限元模型,同時(shí)利用筒體的軸對稱特性將模型簡化為二維模型。并將有限元仿真計(jì)算的結(jié)果與彈塑性力學(xué)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了本次仿真計(jì)算的正確性。超高壓水晶釜是外加熱設(shè)備,熱應(yīng)力對筒體的應(yīng)力分布產(chǎn)生不利影響。本文利用有限元軟件ANSYS,對GYF300型超高壓水晶釜筒體熱—結(jié)構(gòu)耦合分析,詳細(xì)的計(jì)算了筒體的溫度分布及熱應(yīng)力