简述容器连接系统刚性研究的 数据措施

 新闻资讯     |      2020-04-14 13:44

  以常规的 轴对称有限元计算为基础,提出综合分析容器连接系统刚性的 矩阵方法。压力容器科学的水流设计使罐底的沉淀 物不因水流而翻起,保证生活用水和消防用水自然分层,经 罐体出来的生活用水的混浊度降低 48.5% ; 但水压却明显的增加。有利于提高生活用水和 消防用水设施的性能。不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。根据此方法编制的 专用计算机程序,可以模拟整个容器连接系统予紧过程和各种加压工况下系统的 变形,螺栓(组成:头部和螺杆组成)与又叫法兰凸缘盘或突缘的 应力及垫片的 受力状态和应力大小随荷载变化的 情况,以及研究包括几何尺寸、结构特征、垫片材料品质和垫片位置等诸多因素对容器连接系统工作性能的 影响。方法原理,法兰连接系统,由端盖法兰、垫片、螺栓和容器法兰组成一有机整体,它们各自的 变形必须满足总体变形的 协调关系,1、2、3分别表示端盖法兰点A处、容器法兰点B处及螺栓AB间的 相对位移。1――端盖法兰;2――容器法兰;3――螺栓、螺帽;4――密封垫片上述各位移分量与容器的 操作压力P,螺栓轴力N,弯矩M,剪力Q及螺栓予紧初始条件C的 关系可通过柔度矩阵[Aij]建立如下UiViHi=[Aij]PNMQC(2)[Aij]uipuiNuiMuiQuiCviPviNviMviQviCHiPHiNHiMHiQHiC(3)(i=1,2,3j=P,N,M,Q,C)柔度矩阵[Aij]中各元素,可理解为单位广义力(P,N,…)作用下的 广义位移(uip,uin,…),即为相应的 柔度系数。对于容器的 端盖法兰,容器法兰可按常规的 轴对称有限元法分别计算各个单位广义力作用下所产生的 广义位移(uIP,uIN…,u2P,u2N,…)。螺栓的 柔度系数可按杆件受拉,受弯的 变形公式计算其柔度系数(u3N,u3M,…),至于螺栓在单位操作压力作用下的 广义位移可按容器法兰的 转角H2p间接求得为u3P=1H2p,其中1为螺栓工作部分长度,其余柔度系数v3p,H3p为零。Fig.3Free-bodydiagramofallpartsinconnectingsystem将式(2)代入式(1),为计算方便,可先假设C=1则:uijvijHijPNMQI=u2jv2jH2jPNMQI u3jv3jH3jPNMQI(4)式中u1j=[u1Pu1Nu1Mu1Qu1C]等表示柔度矩阵[Aij]的 行矢量(vector)。由式(4)经矩阵变换可得到N,M,Q为未知量的 代数方程组u1N-u2N-u3N(uiM)(uiQ)(viN)viM-v2M-v3M(viQ)(HiN)HiMH1Q-H2Q-H3Q)NMQ=-P(u1P-u2P-u3P)-(u1C)-P(v1P-v2P-v3P)-(v1C)-P(H1P-H2P-H3P)-(H1C)(5)式中(uiM)=u1M-u2M-u3M…等。若式(5)中u1N,u2N等柔度系数已由前述按有限元等法求得。现须进一步确定螺栓予紧状态参数(parameter)(uiC),(viC),(HiC)的 值,再由操作压力P求出N,M,Q值。螺栓予紧状态参数(uiC)等,取决于螺栓予紧时的 初始条件,一般可根据压力容器中选用势片材质,按垫片规格中的 比压值,计算出螺栓上Mi,Qi值由式(1)的 变形协调条件得出。假设螺栓予紧时其轴向位移△L,则式(1)可写成:U1V1H1=U2V2H2 U3V3H3 0$l0(6)采用相应的 柔度矩阵,并进行类似的 矩阵变换后即得:u1M-u2M-u3M0(u1Q)(viM)-1(viQ)(HiM)0H1Q-H2Q-H3QMi$lQi=-Niu1N-u2N-u3N(viN)(HiN)(7)解式(7)即可得Mi,Qi,$l与Ni的 关系如下:Mi=pNiQi=qNi$l=rNi(8)当螺栓处于拧紧状态时操作压力P=0,则由式(5)即可求出(uil),(vil),(Hic)值即-(uiC)-(viC)-(HiC)=u1N-u2N-u3N(u1M)(uiQ)(viN)v1M-v2M-v3M(ViQ)(HiN)(HiM)H1Q-H2Q-H3QNiMiQi(9)至此,式(5)中右端项除操作压力P值外,其余各柔度系数均已求出。在具体计算时可先按螺栓拧紧力Ni,由式(8)求得Mi,Qi和$1值,再由式(9)求出拧紧状态参数(uiC)等,最后由式(5)求得作用在端盖法兰,容器法兰上的
  N、
  M、Q值,并可进一步分析计算容器各零、部件的 应力和变形。储气罐不锈钢罐无需经常清洗;水中的沉淀物质只需定期打开罐底的排污阀便可排出。每 3 年可用简易设 备清除水垢一次,大大降低清洗费用和完全避免人体细菌病毒污染。由以上分析推导可知本方法的 特点是综合分析(aggregate analysis)考虑了容器整个连接系统(system)的 刚性及它们之间相互影响,这显然比过去仅考虑螺栓(组成:头部和螺杆组成)刚性进行密闭设计与法兰强度计算的 方法相比要更接近实际情况。它不仅可以分析某一特定操作压力下各零部件的 应力和变形,还可以分析不同拧紧程度的 影响,为容器的 密闭设计与疲劳强度分析提供了更为合理的 计算方法。