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大型压力容器旋压封头设计优化及检测技术研究

张迪  
【摘要】:封头作为压力容器的一个重要组成部分,它的质量直接关系着整个压力容器的结构完整性。本文应用ANSYS﹑AutoCAD﹑Visual Basic等软件,对大型容器封头在设计、优化以及检测中遇到的一些问题进行了分析研究,并提出了相应的解决办法。提出的问题主要有:(1)封头的设计中,碟形封头能否替代标准椭圆形封头一直存在一定的争议;(2)碟形封头优化问题;(3)GB150对封头的形状偏差、内直径和深度等尺寸偏差允许值做了相应的规范,在传统的检测方法中是使用内测量板配上卷尺进行测量,工作量大且测量不够准确,大型的封头测量板厚重且容易变形。 本文主要研究内容如下: 1.采用ANSYS软件对20余种不同形状参数碟形封头进行了有限元分析,以JB4732分析设计标准为判据评定碟形封头强度及稳定性。结果表明:当旋压碟形封头与标准椭圆形封头深度相同时,只要满足ASME规定的与标准椭圆形封头的形状偏差范围,就可以认为其形状更接近于标准椭圆形封头,可以不考虑其加工方式,通过测量外形判断其可以安全替代同材料、同壁厚的标准椭圆形封头。 2.应用大型通用有限元软件ANSYS的优化设计模块,以强度兼顾稳定性为优化目标,对碟形封头的球面半径Ri及折边区转角半径r两个重要参数进行优化设计。优化结果得出一种新的碟形封头,在保证强度的条件下提高了封头边沿的稳定性,对生产实践具有一定的参考价值。 3.激光测距和光电编码器的原理介绍引出了极坐标下的封头二维轮廓扫描,通过机械转动平台的设计完成极坐标扫描的硬件条件,通过VB工具开发软件实现软件对硬件的测控。软件测量结果与实际值进行比较,对软件进行重新标定,实验结果表明该测量系统满足实际使用的要求。对系统中可能对结果有影响的因素进行分析,提出了改进意见。


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