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压力容器快开端盖开盖过程安全性分析及结构优化

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第一章绪论

1.1课题研究的工程背景

1.2快开压力容器概述

1.2.1快开压力容器应用领域

1.2.2快开门压力容器的基本要求

1.2.3快开端盖的基本要求

1.3快开压力容器的分类

1.3.1卡箍式快开装置

1.3.2齿啮式快开结构

1.3.3压紧式快开结构

1.3.4剖分环式快开结构

1.3.5移动式快开结构

1.4有限元法

1.4.1有限元法介绍

1.4.2有限元软件

1.4.3优化设计概述

1.5快开门端盖研究现状和发展趋势

1.6本课题研究意义

第二章典型快开结构的开门过程安全性分析

2.1剖分环式LKT快开盲板

2.1.1开门过程的有限元分析

2.1.2计算结果和实验验证

2.1.3安全性评估及安全措施

2.2德国KEMLOCK式快开结构

2.2.1 KEMLOCK结构的安全原理

2.2.2开门瞬间有限元模型

2.2.3安全性评估

2.3平推式快开门盖结构

2.3.1平推式门盖硫化罐结构

2.3.2开门瞬间有限元分析

2.3.3平推式硫化罐安全开门内压

2.3.4安全性评估及措施

2.4小结

第三章快开门端盖带压打开冲击分析

3.1概述

3.2人体碰撞伤害的评判准则

3.3快开门压力容器门盖冲击理论模型

3.3.1计算模型的几点假设

3.3.2理论计算

3.4剖分环式LKT快开门盖冲击分析

3.4.1冲击模型

3.4.2计算结果分析

3.4.3安全内压讨论

3.5齿啮式快开门盖冲击分析

3.3.1冲击模型

3.5.2计算结果分析

3.5.3安全内压讨论

3.6小结

第四章快开盲板结构优化分析

4.1优化分析设计概述

4.1.1优化设计的基本思想

4.1.2 ANSYS优化设计的基本过程

4.1.3快开压力容器优化设计

4.2 LKT快开盲板结构优化计算实例

4.2.1优化参数分析

4.2.2有限元模型

4.2.3 LKT快开结构优化模型

4.2.4优化结果分析

4.3小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

作者和导师简介

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摘要

快开端盖是压力容器中的一个常见的承压部件,快开端盖经常因带压开门或未关紧门升压导致各种事故。本文通过对几种典型快开端盖的结构特点分析及其结构共性研究,并采用有限元仿真和实验方法寻找安全合理的开门内压区间,经分析和实验,提出了一些新的开门安全措施及其结构改进建议。
   针对常见多种形式的快开端盖结构,基于开门过程的安全性要求,本文就开门过程中安全装置的适用性以及门盖带压开门后的冲击状态进行了分析研究。端盖开门过程研究主要针对国内用于天然气过滤器的剖分环式LKT快开盲板结构、德国的KEMLOCK快开门结构,用有限元分析得出启动门盖所需外力与开门瞬间内压之间的关系;此外还对工业上应用于硫化罐平推式快开门结构,分析了开门瞬间筒体和封头接触部分的应力强度变化,得出了保证开门过程安全的必要条件以及限制开门内压的区间。同时完成了上述结构的部分实验验证,经分析对比各种结果,对结构进行了安全性评估及部件的安全优化建议。另对端盖冲击性能仿真分析研究主要针对剖分环式的LKT快开盲板和齿啮式两种代表平封头和凸形封头的快开结构,分析采用ANSYS有限元软件的动力学分析,利用Workbench算出门盖冲击到人体的动量,并参照人体的碰撞准则,得出门盖带压开门时,确定的人体能够承受冲击影响的的安全内压区间。
   本文还针对剖分环式LKT天然气过滤器快开盲板结构,进行了有限元结构优化分析和设计。

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