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新型型槽绕带容器的承力性能分析及试验研究

马建  
【摘要】:新型型槽绕带容器是一种新型的缠绕式压力容器结构,它克服了德国的型槽绕带式压力容器和扁平绕带式结构的一些不足,具有一定的发展优势。 本文首先对近代高压厚壁容器的筒体制造技术的发展进行了介绍,并对这些容器的制造技术及存在的缺点做了分析。与已有的这些单、多层厚壁容器比较,这种新型容器具有承载效果好、焊接与热处理要求少、钢带加工方便等优点,是一种很有前景的结构。 其次,通过弹塑性力学理论分析了内筒和钢带缠绕层组合筒体的应力应变状态,并通过简化力学模型,推导出了基于Mises和Tresca屈服失效准则的全屈服压力和爆破压力理论计算公式。又通过ANSYS软件建立了该绕带容器的三维实体模型进行应力计算,并按理想弹塑性材料计算了模型的极限载荷,其结果与理论计算公式计算的相差较小;还对设计工况下结构最大应力部位进行了强度分析,发现这些部位强度均能满足要求;此外,对最大设计压力工况下的筒体还做了疲劳分析。 另外,本文首次设计制作了两台新型绕带式压力容器的小型模拟实物容器,进行了内压作用下应力测试和爆破试验,所得到的试验结果与理论分析结果及有限元分析结果三者具有一致性,相差较小。 经理论研究分析和初步试验,表明该新型容器具有合理的承力性能,验证了新结构绕带组合筒体环向强度没有削弱,靠带层内的钢带扣合能有效承受内压轴向载荷;与整体容器相比,新型绕带容器的极限承载能力并没有因采用分散的材料结构而有所降低。本文结果将对进一步研究和未来开发和实际应用该型容器提供了一定的理论依据。


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