矩形壓力蒸汽滅菌器設計方法及其結構優(yōu)化研究.pdf

1、矩形壓力蒸汽滅菌器以滅菌性能好、占地面積小、較大的比表面積以及較高的傳熱效率等優(yōu)點,在醫(yī)療器械領域得到了日益廣泛的應用.然而由于其結構特殊性以及受力狀況的復雜性,目前仍未形成一套成熟的矩形壓力蒸汽滅菌器工程設計方法,且無相應的結構設計標準可循.因此,開展矩形壓力蒸汽滅菌器工程設計方法和結構優(yōu)化研究,對于提高其安全性、降低成本具有重要意義. 本文在查閱大量中外文獻的基礎上,采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結合的方法對矩形壓力蒸汽

2、滅菌器進行了研究,主要工作和結論如下: (1)設計方法研究.根據(jù)板殼理論建立了一套適合實際工程應用的矩形壓力蒸汽滅菌器的設計計算方法,并將其應用于容積為1.2m<'3>的兩種矩形壓力蒸汽滅菌器的設計. (2)試驗研究.制定了單層矩形壓力蒸汽滅菌器試驗方案,對1.2m<'3>容器進行強度試驗,并對應力-應變進行測量,得到了結構在內(nèi)壓作用下應力分布較為全面的描述. (3)數(shù)值模擬研究.建立了矩形壓力蒸汽滅菌器有限元模

3、型,提出了相應的有限元分析方法.利用該方法對本文設計的結構進行了力學分析,得到了由內(nèi)壓引起的應力分布以及熱結構耦合場的應力分布.內(nèi)壓作用下,數(shù)值計算得到的應力結果與試驗結果較好吻合,這表明本文提出的有限元模型和分析方法用于矩形壓力蒸汽滅菌器結構分析是可行的.同時對比分析結果發(fā)現(xiàn),溫度載荷緩解了結構的應力集中,在設計時不考慮溫度的影響是安全的. (4)參數(shù)化結構優(yōu)化.利用ANSYS中的APDL參數(shù)化設計語言,建立了矩形壓力蒸汽滅菌