有限元技術在搪玻璃壓力容器中的應用研究.pdf

1、搪玻璃壓力容器因其良好的耐腐蝕性、表面光潔等特點，被廣泛用與制藥、化工等行業(yè)。然而，在經調研各個搪玻璃廠的生產以及設備的使用情況后發(fā)現(xiàn)，搪玻璃壓力容器在生產制造中以及投入使用中搪玻璃層的爆瓷失效的問題常有發(fā)生。由于搪燒而產生的殘余應力，使得搪玻璃層的應力更為復雜。因此如何準確的獲得搪玻璃壓力容器的搪燒后的殘余應力以及如何正確認識搪玻璃層的失效準則，成為設計制造的關鍵。
　　本文借助有限元技術，首先，提出了一種更加簡化的模擬方法，并

2、利用C型環(huán)試樣的搪燒實驗驗證了模擬方法的準確性。之后，對不同尺寸的搪玻璃壓力容器的殘余應力進行有限元模擬，分析了殘余應力的影響因素。最后，針對搪玻璃壓力容器的搪玻璃層失效問題。先是制作了搪玻璃以及未搪玻璃的標準拉伸試樣進行拉伸試驗，利用聲發(fā)射檢測系統(tǒng)監(jiān)測試樣搪玻璃層裂紋的出現(xiàn)，通過分析兩者的拉伸曲線得到了搪玻璃層的失效時的金屬基體及搪玻璃層的應力狀態(tài)。緊接著又制作了一批含有中心孔和圓角的平板型搪玻璃試樣，同樣對試樣進行拉伸試驗，利用有限

3、元方法先后模擬了試樣的搪燒和拉伸過程，獲得了試樣在拉伸載荷下孔口處搪玻璃層及金屬基體的受力，進而討論了拉應力條件下的搪玻璃壓力容器搪玻璃層的失效準則。本文工作取得的主要研究結論如下:
　　(1)在對搪玻璃構件的搪燒過程的試驗驗證及有限元模擬后，從試驗的角度驗證了本文提出的工程簡化模擬方法的可行性和準確性，且在引入搪玻璃材料的物性參數修正因子后，使得工程上對于殘余應力的模擬成為可能。
　　(2)經有限元模擬發(fā)現(xiàn)，搪燒后的搪玻璃

4、壓力容器的管口處搪玻璃層產生正值第一主應力，且第一主應力的最大值隨管口圓角半徑R增大而減小。另外搪玻璃層內最大主應力數值隨基材與搪玻璃層材料線膨脹系數差減少而減少。管口R處搪玻璃層厚度減少可使管口R處第一主應力殘余應力略減少。在接管內徑為φ65時，又有如下結論:當管口處金屬基體的圓角半徑R小于5mm后搪玻璃層殘余最大主應力隨圓角半徑R的減少增加明顯，而當圓角半角R增大至15mm后殘余最大第一主應力減少趨勢變得逐漸平緩。
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