壓力容器熱力耦合的有限元分析.pdf

1、壓力容器是用于完成反應、傳質、傳熱、分離和儲存等生產工藝過程并能承受壓力載荷的一種密閉容器，被廣泛應用于石油化工、動力、核能、機械制造等工業(yè)技術領域。因其通常在波動溫度條件下使用，所以除了承受機械應力外，還要承受由于溫度分布變化而產生的熱應力。尤其是在啟停過程中的瞬態(tài)溫度變化明顯，這種循環(huán)熱應力可能達到相當?shù)臄?shù)值，足以使壓力容器產生過量的塑性變形或疲勞斷裂破壞。因此，深入研究容器結構的溫度場、耦合熱應力以及部件間的熱傳遞規(guī)律具有重要的理

2、論意義和工程價值。
　　本文以實際容器結構為例，結合有限單元法建模要求，合理簡化后建立了壓力容器的三維有限元計算模型。利用順序耦合法模擬了鋼制壓力容器和非均勻材料壓力容器的啟停過程，最終分別得到整體結構的溫度變化和耦合熱應力。然后根據(jù)數(shù)值仿真結果，結合相關行業(yè)規(guī)范，判定了壓力容器各部件的安全狀況，給出了結構耦合熱應力的變化規(guī)律，給出了主螺栓上的應力狀態(tài)，并比較了兩種壓力容器傳熱的差異以及耦合熱應力的差異。本文的研究模擬了真實的工程

3、結構，給出了比較精確的數(shù)值模擬結果，對實際工程具有重要的指導作用。
　　根據(jù)數(shù)值模擬結果，得出以下結論:(1)在特定工況下，鋼制壓力容器啟動時各部件的耦合熱應力值偏大，以致頂蓋和接管段已經局部破壞，主螺栓、主螺母出現(xiàn)塑性變形;停止時，鋼制壓力容器項蓋出現(xiàn)塑性變形，接管段已經局部破壞，螺栓和主螺母處于安全應力狀態(tài)。而非均勻材料壓力容器在啟動、停止過程中，各部件的耦合熱應力值均比較小，且各部件均處于安全應力狀態(tài)。(2)在熱傳導過程中，