厚壁圆筒裂纹有限元分析 毕业设计

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1、摘要压力容器是承压并具有爆炸危险的特种设备，一旦发生爆炸或者泄漏事故，往往并发引起火灾或中毒等重大伤亡，严重影响社会生产和经济发展，人民的生命和财产将蒙受巨大损失，同时直接影响社会生活的安定。压力容器在使用过程中会产生各种缺陷，对这些缺陷进行安全评估是安全生产的必要工作。本文以断裂力学为理论基础，利用断裂力学理论及数值分析方法从而更能准确的反映出压力容器在不同裂纹尺寸和不同裂纹类型下的疲劳寿命。判断含裂纹缺陷压力容器运行的安全性与可靠性的目的在于减少不必要的停产以及维修，从而提高经济性和设备的可靠

2、性，因此本课题的研究更加具有实用意义。并且通过有限元软件ANSYS，建立该表面裂纹缺陷的二维平面模型和三维有限元模型，模拟计算最能反映出该裂纹前沿状态的重要参量—应力强度因子值，并分析有限弹性体高度和长度的变化对应力强度因子值大小的影响。以上研究的结果为该设备的安全使用和可靠性评价提供了理论依据。关键词：裂缝；有限元；应力集中；结构分析；应力强度因子AbstractPressurevesselsarespecialpressuredequipmentswithexplosionhazard.Hea

3、vycasualtiessuchasfiredisasterandpoisoningcausedbyexplosionorleakageseriouslywillseriouslyaffectsocialproduction,economicdevelopment,andpeople’slivesandproperty.Therefore,securityevaluationonthedefectsduringtheprocessofuseisnecessarytoensuresafetyprod

4、uction.ThisPaperisbasedonfracturemechanics，thismethodthatusingthetheoryoffracturemechanicsandnumericalanalysisisinordertodefineanaccuratefatiguelifeofthepressurevesselatdifferentcracksizeandform.Todeterminethesafetyandreliabilityofthepressurevesselwhi

5、chcontainingcrackdefectaimedtoreduceunnecessaryshutdownsandmaintenance，therefore，itenhancetheeconomyandreliabilityoftheequipment.Sothestudyofthistopichasmorepracticalsignificance.Andbytheuseofthefiniteelementsoftware-ANSYS,thepaperestablishesaSurfacec

6、rack3-Dmodel，simulatesanimportantparameter-thestressIntensityfactor，thatcanbestreflectthestatusofthecrackfront.Thispaperalsoanalysesthechangeofthestressintensityfactorvaluewhichisinfluencedbythelimitedelastomer’sheightandweight.TheseresultsofthestudyP

7、rovideatheoreticalbasisforthesafeuseandreliabilityevaluationoftheequipment.Keyword:Crack;Finiteelement;Stressconcentration;Structuralanalysis;SIF第1章概述有资料表明，目前我国压力容器供方市场已有2700余家，已构成规模大，装备强，覆盖面广，技术力量强，素质高的生产厂家。并且我国已形成ASME产品协作网，中小压力容器厂商联合会，已创建压力容器协会，这均是很

8、有前景的横向联合的行业协会团体，已构建了大型集团化公司，如东方锅炉有限公司，南京石化集团等。因此，我国压力容器制造现状特点和存在问题值得我们进行深入研究。1.1压力容器制造现状特点现有压力容器制造过程由七大部分组成，即设计、机加工和铆接、材料、焊接、无损探伤、计量理化和检验，它贯穿于压力容器制造的整个过程，这七大部分相互联系、相互协调、相互制约共同完成压力容器产品的制造。压力容器是以小批量、单件的生产方式为主的产品，长期以来高成本、较长的加工周期困扰着企业，使企业为此付出了代价。随