大型模爆器強(qiáng)度分析的有限元精細(xì)化數(shù)值模擬與水壓試驗.pdf

1、本文針對大型模爆器在靜壓荷載作用下的強(qiáng)度分析問題，分別建立了殼單元、軸對稱單元、實體單元及其對應(yīng)的過渡單元ANSYS分析模型，比較各種單元的模型精度和計算效率，并進(jìn)行了初步的靜水壓力試驗驗證。此外，針對模爆器容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的兩個部位：封頭聯(lián)結(jié)處和開孔補(bǔ)強(qiáng)處，進(jìn)行數(shù)值模擬分析和理論計算對比研究，得到了模爆器應(yīng)力集中系數(shù)及其影響范圍，為模爆器的進(jìn)一步應(yīng)用提供依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立爆炸容器的實體模型，分析其在靜水壓力作

2、用下的反應(yīng)，以及關(guān)鍵點(diǎn)處的應(yīng)力、位移等與靜水壓力的關(guān)系。同時建立了殼體單元、軸對稱單元，同實體單元模型進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明在結(jié)構(gòu)形狀和荷載符合軸對稱條件的情況下，運(yùn)用軸對稱單元建模，不僅節(jié)約了計算資源、提高計算效率，同時還可以滿足精度要求。⑵建立模爆器過渡單元模型。在應(yīng)力分布均勻處運(yùn)用低階單元，在應(yīng)力集中處運(yùn)用高階單元，兩者聯(lián)結(jié)處使用過渡單元，同加密網(wǎng)格尺寸的實體單元模型進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明運(yùn)用過渡單元建模不但精度達(dá)到要求，還有效地

3、減少了單元和結(jié)點(diǎn)總數(shù)，提高計算效率。⑶針對橢圓形封頭和圓柱形筒身結(jié)合部位存在明顯的二次應(yīng)力集中問題，建立兩種有限元數(shù)值模型，通過分離計算模型可以得到一次應(yīng)力，通過組合模型可以得到二次應(yīng)力，比較有限元模型計算結(jié)果與基于經(jīng)典公式得到的綜合應(yīng)力，結(jié)果驗證了數(shù)值模擬方法結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且有限元模型可以定量確定二次應(yīng)力影響范圍以及綜合應(yīng)力分布規(guī)律，此外還校核了模爆器的強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)。⑷分析了模爆器的大開孔補(bǔ)強(qiáng)。得出補(bǔ)強(qiáng)圈足以彌補(bǔ)開孔帶來的強(qiáng)度削弱。