压力容器在非正常工况下动态响应情况研究

论文摘要

压力容器不仅是过程工业生产中的常用设备,同时也是一种比较容易发生事故的特殊设备。与其它生产装置不同,压力容器发生事故不仅本身遭到破坏,往往还会诱发一连串的恶性事故,给国民经济造成重大损失。压力容器的这种潜在危险性,是与它的操作工况密切相关的。一般情况下,大多数压力容器除承受介质的压力外,通常还伴有高温、高压或介质腐蚀的联合作用。况且,温度、压力的波动或短期超载又常常是不可避免的。如遇频繁开停工或温度、压力波动,则会使容器部件疲劳。因此,开展压力容器在非正常工况下结构的动态响应情况的研究,不仅有助于压力容器在非正常工况下预警监控及其防范技术研究和开发,也有助于对装置预警监控系统和防范技术可行性和可靠性的正确评价。本文在查阅大量文献的基础上分析总结了在役压力容器容限分析能力的国内外研究现状和发展趋势以及动态响应理论和安全评价方法,对压力容器在非正常工况下的破坏机制(主要针对压力容器发生BLEVE的情况)进行了分析研究,利用大型有限元分析软件ANSYS对化工行业中常用的焦炭塔进行了模态分析,并进行了风载荷的动力响应分析。另外本文对压力容器在变载情况下的动态响应情况进行了分析研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 在役压力容器容限分析研究国内外现状综述
• 1.3.1 发展概况
• 1.3.2 失效评定图技术的进展
• 1.3.3 概率方法的应用进展
• 1.3.4 模糊方法的应用进展
• 1.3.5 疲劳评定及寿命预测研究进展
• 1.4 在役压力容器容限分析的发展趋势
• 1.4.1 缺陷评定部分
• 1.4.2 损伤容限评定部分
• 1.5 本章小结
• 第二章 安全评价及动态响应分析理论
• 2.1 安全评定简介
• 2.2 安全评价方法
• 2.2.1 检查表法
• 2.2.2 评分法
• 2.2.3 概率法
• 2.2.4 综合法
• 2.3 结构动态分析方法综述
• 2.4 本章小结
• 第三章 ANSYS 在化工容器中的应用
• 3.1 ANSYS 软件介绍
• 3.1.1 起源与应用
• 3.1.2 ANSYS 软件功能简介
• 3.1.3 有限单元法简介
• 3.1.4 ANSYS 软件分析类型
• 3.2 ANSYS 在化工容器中的应用
• 3.2.1 压力容器不连续区应力分析
• 3.2.2 压力容器稳定性及极限载荷分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 压力容器在非正常工况下的破坏机制
• 4.1 BLEVE 开始的条件
• 4.1.1 破坏前的泄漏
• 4.1.2 初始裂痕长度
• 4.1.3 液体的能量
• 4.1.4 BLEVE 的反应时间
• 4.2 结构所能承受的临界值
• 4.3 BLEVE 对结构的影响
• 4.4 BLEVE 的裂痕成长
• 4.4.1 压力容器常见的破坏机制
• 4.4.2 裂痕的成因
• 4.4.3 裂痕的成长机制
• 第五章 变载容器的应力分析
• 5.1 原始数据及设备结构简图
• 5.2 有限元模型的建立及计算
• 5.2.1 模型Ⅰ的分析计算
• 5.2.2 模型Ⅱ的分析计算
• 5.2.3 模型Ⅲ的分析计算
• 5.2.4 对椭圆形封头进行的力学分析
• 第六章 化工设备模型的建立及应力分析
• 6.1 设备结构简图及有限元模型的建立
• 6.1.1 问题描述
• 6.1.2 问题分析
• 6.1.3 有限元模型的建立
• 6.2 风载荷动力响应分析
• 6.2.1 加载与求解
• 6.3 内压作用下容器塑性极限载荷的数值研究
• 6.3.1 材料及其性能
• 6.3.2 边界条件及加载
• 6.3.3 结果分析
• 6.4 冲击载荷作用下容器的动态响应分析
• 6.4.1 材料模型及参数
• 6.4.2 边界条件和初始条件
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢