立式玻璃钢贮罐的设计及有限元分析

摘要

玻璃钢储罐是以玻璃纤维为增强剂，树脂为粘合剂通过微电脑控制机器缠绕制造而成的新型复合材料玻璃钢为材质的容器。玻璃钢储罐具有抗腐蚀，高强度，质量轻，寿命长等特点，广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。利用有限元分析还可以对现有玻璃钢贮罐的结构进行优化设计，达到保温、减重、提高结构强度、降低成本的目的。但是由于复合材料生产企业研究人员科研能力有限，目前国内对于玻璃钢贮罐的有限元分析方面的研究非常少。本文以立式玻璃钢贮罐为研究对象，对特定工况下的立式玻璃钢贮罐进行了设计，并针对该产品进行有限元分析。
　　本文的主要工作如下:在立式玻璃钢贮罐装满液体的情况下，分析了玻璃钢贮罐的受力情况，并进行了静载荷和动载荷计算;根据行业标准对特定工况要求下的立式玻璃钢贮罐进行了设计和计算，主要包括:结构设计、零部件设计、工艺设计等。在结构设计方面，主要确定了立式玻璃钢贮罐的壁厚、贮罐顶盖壁厚、底板厚度及支座形式。在工艺设计方面，确定了立式玻璃钢贮罐的铺层数量和铺层角度。在零部件设计方面，主要包括贮罐的开孔补强的设计，进出口的设计、手孔和人孔的设计，排液管、排气孔、液面指示计的设计;完成了在水压静载荷条件下立式玻璃钢贮罐的有限元分析，运用ANSYS软件，采用APDL语言建立了立式玻璃钢贮罐的有限元模型，选择了单元类型，分析了边界条件和约束情况;对有限元结果进行了归纳、分析和评价，并以此为依据，对立式玻璃钢贮罐的结构优化提出了合理建议。
　　本文研究内容已得到企业实际应用验证，利用有限元软件对立式玻璃钢贮罐进行受力分析，可优化产品结构，提高产品性能，降低生产成本，提高企业的竞争力。本文的研究方法和内容有助于促进立式玻璃钢贮罐的系列化研制。

目录

声明

摘要

英文摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．1．1 研究背景

1．1．2 选题意义

1．2 研究现状和发展趋势

1．3 本课题的研究内容

第2章 玻璃钢贮罐概述

2．1 玻璃钢贮罐的特点

2．2 玻璃钢贮罐的分类

2．3 玻璃钢贮罐的应用

2．4 玻璃钢贮罐的防腐蚀结构

2．5 本章小结

第3章 立式玻璃钢贮罐的设计

3．1 立式贮罐的受力分析

3．1．1 静载荷计算

3．1．2 动载荷计算

3．2 立式玻璃钢贮罐的设计过程

3．2．1 设计条件

3．2．2 造型设计

3．2．3 性能设计

3．2．4 结构设计

3．2．5 支座设计

3．2．6 工艺设计

3．2．7 零部件设计

3．2．8 安装及连接

3．3 预防玻璃钢贮罐渗漏

3．4 本章小结

第4章 复合材料强度及稳定性问题

4．1 复合材料强度问题的研究

4．1．1 复合材料强度的影响因素

4．1．2 复合材料的宏观强度理论

4．1．3 复合材料的细观强度理论

4．2 复合材料薄壁圆柱壳体的稳定性

4．2．1 非线性问题

4．2．2 横向剪切变形

4．2．3 前屈曲变形

4．3 本章小结

第5章 立式玻璃钢贮罐的有限元分析

5．1 有限元法概述

5．1．1 有限元法概念

5．1．2 有限元法发展概况

5．1．3 有限元分析系统的组成

5．1．4 有限元法的求解过程

5．2 通用有限元软件简介

5．3 ANSYS简介

5．4 立式玻璃钢贮罐水压静载荷下的有限元分析

5．4．1 建立立式玻璃钢贮罐的实体模型

5．4．2 单元类型

5．4．3 材料属性

5．4．4 网格划分

5．4．5 边界条件及约束情况

5．4．6 有限元计算结果与分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历