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超高压反应管的极限压力研究

作　者: 邱昌盛
导　师: 马小明
学　校: 华南理工大学
专　业: 安全工程
关键词: 超高压反应管极限压力试验法非线性有限元分析
分类号: TH49
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

在超高压容器中，反应管是使用最为普遍的一种，被广泛用作反应、换热和分离容器等，其工作压力往往大于100MPa，有的甚至高达数千兆帕，在如此高的压力下工作，一旦发生泄漏事故，后果将不堪设想。因此，对反应管的极限压力进行研究，分析其应力分布情况以及极限承载能力是极其重要的。本文通过实验和非线性有限元分析的方法，研究了内压作用下超高压厚壁直管与弯管（R/D≥5）的应力变化情况以及极限压力情况，并得到了以下主要结论：（1）无论是采用零曲率准则还是采用两倍弹性斜率准则确定极限压力，反应管的非线性有限元模拟结果与试验结果相比，相对误差均不超过±4.5%。（2）无论是采用零曲率准则还是采用两倍弹性斜率准则确定极限压力，弯管的极限压力与直管相比，相对误差不超过±1.9%。（3）对于R/D≥5的弯管，采用零曲率准则确定的极限压力与直管的极限压力相比，相对误差不大于0.65%，因此，在计算其极限压力时可视为直管进行计算。（4）对于材料为30CrNiMo8，径比K处于2.0³.0之间且R/D≥5的弯管，服役20年后，依据零曲率准则确定的极限压力可根据下式进行计算： P₀=-85.9772+451.5727k通过比较直管和弯管两种不同形式的反应管理论极限压力和试验结果，可以为在役反应管的安全评估提供参考性数据，具有重大的工程实际意义和学术研究价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 选题背景  9
  1.2 国内外对于极限压力的研究现状  9-13
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 极限载荷分析方法  13-16
    1.3.1 极限载荷的确定方法  13-14
    1.3.2 极限载荷的确定准则  14-16
  1.4 本文所作的主要工作  16-17
第二章超高压反应管极限压力的试验研究  17-31
  2.1 超高压反应管的基本情况  17-18
    2.1.1 结构及尺寸  17-18
    2.1.2 基础性能检测  18
  2.2 试验装置  18-20
  2.3 试验内容  20-23
    2.3.1 试验准备  20-22
    2.3.2 对试件进行加载  22-23
    2.3.3 试验过程中的安全防护  23
  2.4 试验结果分析  23-30
    2.4.1 宏观尺寸分析  23-25
    2.4.2 极限压力分析  25-30
    2.4.3 极限压力对比  30
  2.5 本章小结  30-31
第三章非线性有限元模拟分析  31-51
  3.1 非线性理论简介  31-32
  3.2 反应管模型的建立  32-34
  3.3 材料模式的选择  34-35
  3.4 载荷及边界条件  35
  3.5 计算结果分析  35-48
    3.5.1 当量应力变化规律  35-38
    3.5.2 塑性区的扩展  38-43
    3.5.3 极限压力分析  43-47
    3.5.4 极限压力对比  47-48
  3.6 极限压力的拟合计算式  48-49
  3.7 本章小结  49-51
第四章分析与比较  51-56
  4.1 直管的极限压力对比  51-53
  4.2 弯管的极限压力对比  53-54
  4.3 直管与弯管的极限压力对比  54-55
  4.4 本章小结  55-56
结论与展望  56-58
  结论  56
  展望  56-58
参考文献  58-62
攻读硕士学位期间取得的研究成果  62-63
致谢  63-64
附件  64

超高压反应管的极限压力研究

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