液化天然气球罐安全评定研究

摘要

本文以含缺陷液化天然气球罐作为研究对象，采用有限元方法开展应力强度因子分析工作，并依据国标GB/T19624-2004在用含缺陷压力容器安全评定编写了Malab计算程序进行安全评定工作。选题具有一定的工程意义和应用价值，论文工作对于保障液化天然气球罐的安全具有一定的意义。
　　以某内径为12m、壁厚为40mm、工作压力为1.6MPa的Q345R液化天然气球罐作为研究对象，采用有限元分析软件ANSYS建立三维模型，分析了裂纹尖端区域的应力分布状况。依据有限元分析结果采用“应力拟合法”得到了含裂纹结构的应力强度因子，通过与按照GB/T19624-2004计算得到的结果进行对比发现，有限元分析得到应力强度因子与按照标准计算得到的应力强度因子相差不超过10％，表明分析结果可靠。
　　根据GB/T19624-2004规定的平面缺陷常规评定方法，针对含有表面半椭圆裂纹球罐和含有埋藏椭圆形裂纹球罐两种结构，分别采用标准推荐公式及有限元分析两种方法求得应力强度因子，并编写了相应的安全评定程序。采用安全评定程序分别对缺陷尺寸在4mm×4mm到32mm×320mm之间的球罐结构进行了安全评定。评定结果发现，对于含表面裂纹结构，当缺陷尺寸在32mm×128mm时，球罐依然能够满足强度要求;对于含有埋藏裂纹的球罐，当裂纹尺寸达到32mm×320mm时，结构依然满足强度要求。分析结果表明，相同缺陷尺寸时，含埋藏裂纹的球罐强度高于含有表面裂纹的球罐，埋藏裂纹的危险性小于表面裂纹。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．1．1 承压设备安全评定技术的研究意义

1．1．2 国内外承压设备安全评定标准

1．1．3 安全评定技术研究现状

1．2 液化天然气球罐应用现状及存在的问题

1．3 本文的研究内容与方法

第2章 液化天然气球罐安全评定方法

2．1 概述

2．2 简化评定方法

2．2．1 裂纹尺寸参数表征

2．2．2 应力参数计算

2．2．3 评价参数计算

2．3 常规评定方法

2．3．1 常规评定中缺陷尺寸参数和应力参数的计算方法

2．3．2 韧性断裂参数LT的算法

2．3．3 脆性断裂参数KT的计算方法

2．4 基于有限元分析的应力强度因子计算方法

2．4．1 四分之一节点法

2．4．2 位移外推法

2．4．3 虚拟裂纹闭合法

2．4．4 应力拟合法

2．5 本章小结

第3章 含半椭圆表面裂纹液化气球罐安全评定

3．1 球罐物理模型

3．2 表面裂纹引起的应力集中分析

3．2．1 有限元模型

3．2．2 载荷及约束情况

3．2．3 应力分析

3．3 含表面缺陷球罐的安全评价

3．4 本章小结

第4章 含椭圆形埋藏裂纹液化气球罐安全评定

4．1 球罐物理模型

4．2 埋藏裂纹造成的应力集中分析

4．2．1 有限元模型

4．2．2 载荷及约束情况

4．2．3 应力分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历