厚壁圆筒热冲击作用下应力分布研究

摘要

超高压管式反应器是聚乙烯生产装置中关键设备之一,其运行是否安全可靠直接关系到企业的产值、利润、甚至人的生命.由于乙烯爆炸性分解,在反应管壁厚上形成极陡的温度梯度和幅度很大的热应力.因而反应器在热冲击作用下的应力分析是反应器安全工程研究中急需解决的现实问题.热冲击问题一直是固体力学理论研究的热点问题之一.本文在实际工程基础上,对热冲击作用下的厚壁圆筒的应力响应和温度响应进行了研究,给出了热弹性力学的基本方程和热传导方程.通过在边界条件中引入?函数,运用Laplace变换的方法精确求得了热冲击温度场的解析解,并在此基础上求解了准静态的热应力场.另一方面,本文考虑了热传导方程中的耦合效应,联立运动方程求解耦合热应力场.从求得的结果可以看出,热冲击产生的温度场和应力场在冲击的瞬时并不是无限大的,而是一个有限值,冲击时的能量对该值有较大影响;温度场和热应力场将随着厚壁圆筒的尺寸有规律的变化,并随时间逐步衰减.本文探讨了热应力随时间的变化及热应力与半径的关系,从而为研究反应器减小热冲击损伤提供了理论参考.

目录

文摘

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哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和现实意义

1.2热弹性力学的发展概述

1.3热冲击问题的研究现状

1.4热耦合问题的研究现状

1.5热冲击问题的研究方法

1.6本文要做的工作

第2章热弹性的基本理论

2.1热弹性的本构方程

2.1.1热力学第一定律

2.1.2热力学第二定律

2.1.3本构方程

2.2热弹性运动方程

2.3热传导方程

2.4热传导的边界条件

2.4.1第一类边界条件

2.4.2第二类边界条件

2.4.3第三类边界条件

2.5耦合系数δ

2.6本章小结

第3章热冲击作用下的温度场和热应力场

3.1热冲击作用下非耦合温度场的基本解

3.2准静态非耦合热应力场

3.3一维准静态耦合热冲击应力场

3.4本章小结

第4章计算及结果的讨论

4.1热冲击温度场的讨论

4.2热冲击应力场的讨论

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢