鍋殼鍋爐下腳圈和橢球封頭及三通應(yīng)力分析計(jì)算.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號(hào)：TK175學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：621.1密級(jí)：公開工學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文士學(xué)位論文鍋殼鍋爐下腳圈和橢球封頭及三通應(yīng)力分析計(jì)算碩士研究生：劉元春導(dǎo)師：劉文鐵教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：熱能工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2011年6月30日授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要鍋爐是一種直接用燃燒產(chǎn)生熱水和蒸汽的特種受壓容器，對(duì)設(shè)計(jì)、選材、制造都有特殊的要求，要同時(shí)考慮其安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐受壓元件

2、強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與其他鍋爐標(biāo)準(zhǔn)，如熱力計(jì)算、空氣動(dòng)力計(jì)算、水動(dòng)力計(jì)算等標(biāo)準(zhǔn)相比，具有更強(qiáng)的強(qiáng)制性和法律約束力。當(dāng)對(duì)鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)和對(duì)已有鍋爐進(jìn)行校核安全性時(shí)，必須進(jìn)行鍋爐受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算。隨著技術(shù)的發(fā)展，鍋殼鍋爐的壓力已達(dá)到3.8MPa，而現(xiàn)行的鍋殼鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)GBT165081996已經(jīng)使用14年，其中的某些規(guī)定已經(jīng)不盡合理。因此，2008年開始對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，本文就其中的若干問題進(jìn)行有限元分析，為標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供依據(jù)。本文依據(jù)

3、彈性力學(xué)理論，對(duì)受壓元件進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)出在內(nèi)壓作用下腳圈、封頭和三通的應(yīng)力分布。然后，使用有限元軟件ANSYS12.1對(duì)受壓元件進(jìn)行應(yīng)力分析，分別得到了這些模型的應(yīng)力強(qiáng)度分布結(jié)果，選取了沿厚度路徑進(jìn)行應(yīng)力分類，將應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果通過線性化處理分解為：薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和峰值應(yīng)力，得到應(yīng)力強(qiáng)度分布結(jié)果，進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定。采用有限元法分別對(duì)不同型式、不同支撐的下腳圈進(jìn)行理論分析和強(qiáng)度評(píng)定，結(jié)果表明，在內(nèi)壓作用下，外側(cè)支撐的U型下腳圈的應(yīng)力最大

4、，S型下腳圈的受力情況最好。當(dāng)鍋爐有沖天管、喉口圈、加煤孔和出渣口等結(jié)構(gòu)時(shí)，下腳圈的應(yīng)力狀況得到改善。同時(shí)，立式無沖天管鍋爐U型下腳圈厚度可按最小厚度公式計(jì)算，取厚度系數(shù)1.0??是可行的，如計(jì)算所得最小需要厚度小于爐膽厚度，則取爐膽厚度。有沖天管、喉口圈、加煤孔和出渣口等結(jié)構(gòu)的鍋爐S型、U型下腳圈厚度無需計(jì)算，取爐膽厚度。采用有限元法分別對(duì)不同人孔直徑和橢球形封頭直徑比的封頭進(jìn)行理論分析和強(qiáng)度評(píng)定，結(jié)果表明在內(nèi)壓作用下，翻邊封頭的最大

5、應(yīng)力點(diǎn)為長(zhǎng)軸面的翻邊處，將限制條件0.6ndD?擴(kuò)大為0.7ndD?是可行的。采用有限元法分別對(duì)不同壓力、不同直徑的等徑三通和異徑三通進(jìn)行理論分析和強(qiáng)度評(píng)定，結(jié)果表明，在內(nèi)壓作用下，三通肩部的應(yīng)力比腹部的應(yīng)力大，應(yīng)力的最大點(diǎn)發(fā)生在三通肩部的內(nèi)側(cè)。當(dāng)主管直徑相同時(shí)，等徑三通比異徑三通的應(yīng)力大。通過有限元分析可得，對(duì)于額定壓力不大于3.8MPa的鍋爐鋼制無縫焊制三通，當(dāng)主管外徑273mmwD?時(shí)，可用厚度補(bǔ)強(qiáng)型式計(jì)算；對(duì)于額定壓力不大于2.