学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ANSYS分析的加氢反应器裂纹扩展研究

作　者: 杨达
导　师: 刘长海
学　校: 东北石油大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 半椭圆裂纹加氢反应器疲劳裂纹安全评定有限元分析数值模拟
分类号: TE966
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 144次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

加氢反应器是石油化工中十分重要的反应设备,因其长期处于高温高压的操作环境下,不可避免的会产生容器材料的损伤。在产生的缺陷中,尤以裂纹缺陷的危害最为危险,查阅相关文献,不难发现一旦发生事故就会产生非常严重的后果,因而加强对加氢反应器中产生裂纹的研究有着重要的实际意义。本论文在研究众多加氢反应器裂纹成因及常出现的裂纹类型的前提下,以某炼油厂加氢裂化反应器为研究载体,结合理论基础与实际情况,假设其下封头接管连接部位存在半椭圆形表面裂纹。应用现行标准《GB/T 19624- 2004》对其进行安全评定,运用平面缺陷简化评定及平面缺陷常规评定对其检验均得出,该裂纹缺陷可以被接受的结论。考察实际加氢裂化反应器的运行情况,总结出其应力及温度的波动情况,运用标准《GB/T 19624-2004》对其进行疲劳评定,计算出其安全使用寿命。根据加氢裂化反应器的实际操作情况,应用ANSYS软件分别在仅受内压,稳态温度场,瞬态温度场及机械温度偶合应力时,研究其力学行为。在理论计算的基础上,采用有限元方法数值模拟加氢反应器存在的裂纹,首先对其进行二维裂纹的简化模拟,计算出其应力强度因子变化值与裂纹长度的关系;然后以所学的知识为基础对三维裂纹进行初步的探讨和研究,进而为在实际工程中出现的裂纹形势提供参考的依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-12
第一章断裂力学的应用与概述  12-19
  1.1 目前国内外研究概况、水平及发展趋势  12-13
  1.2 断裂力学在压力容器中的应用  13-16
    1.2.1 线弹性断裂力学在压力容器中的应用  13-15
    1.2.2 弹塑性断裂力学在压力容器中的应用  15-16
  1.3 裂纹扩展的研究现状  16-18
    1.3.1 平面裂纹扩展研究  16-17
    1.3.2 三维裂纹扩展研究  17-18
  1.4 疲劳裂纹扩展研究中存在的主要问题  18-19
第二章含缺陷加氢裂化反应器的基本状态  19-23
  2.1 加氢裂化反应器的基础参数  19-20
    2.1.1 加氢裂化反应器结构简图  19-20
    2.1.2 加氢裂化反应器的主要参数  20
  2.2 加氢裂化反应器含缺陷假设  20-22
    2.2.1 加氢反应器易产生缺陷的部位  21-22
    2.2.2 含缺陷部位的假设  22
  2.3 本章小结  22-23
第三章加氢裂化反应器缺陷的安全评定  23-43
  3.1 压力容器评定标准  23-27
    3.1.1 国内外安全评定标准简介  23-25
    3.1.2 安全评定技术的分析  25-27
  3.2 对缺陷进行安全评定  27-38
    3.2.1 平面缺陷简化评定  27-34
    3.2.2 平面缺陷常规评定  34-38
  3.3 疲劳裂纹扩展量的估算及评估  38-42
    3.3.1 缺陷的表征  38
    3.3.2 应力变化范围的确定  38-39
    3.3.3 材料性能数据的确定  39
    3.3.4 疲劳裂纹的ΔK 计算  39-40
    3.3.5 免于疲劳评定的判别  40-41
    3.3.6 一个检验周期疲劳裂纹扩展量的计算  41
    3.3.7 裂纹寿命的估算  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章加氢裂化反应器的 ANSYS 分析  43-66
  4.1 有限元方法及ANSYS 软件  43-44
  4.2 ANSYS 在断裂力学里的应用  44-50
    4.2.1 断裂概述  44-46
    4.2.2 断裂力学问题求解  46-50
  4.3 应用ANSYS 对加氢反应器进行分析  50-59
    4.3.1 加氢裂化反应器的建模及划分网格  50-52
    4.3.2 加氢裂化反应器下封头机械应力分析  52-55
    4.3.3 加氢裂化反应器下封头温度应力分析  55-57
    4.3.4 加氢裂化反应器下封头机械温度偶合应力分析  57-59
  4.4 二维裂纹的仿真分析  59-61
    4.4.1 二维裂纹的建模  59
    4.4.2 应力强度因子变化值的模拟计算  59-61
  4.5 三维裂纹的仿真分析  61-64
    4.5.1 三维裂纹的建模  61-62
    4.5.2 三维裂纹的模拟计算  62-64
  4.6 本章小结  64-66
结论与展望  66-68
参考文献  68-71
发表文章目录  71-72
致谢  72-73
详细摘要  73-84

基于ANSYS分析的加氢反应器裂纹扩展研究

内容摘要

全文目录

相似论文