脉动真空灭菌器内腔开裂模拟分析及优化设计研究

摘要

矩形脉动真空灭菌器通常为夹套,分为内壳和外壳,内壳材料采用防腐蚀且经过抛光处理的不锈钢;外壳采用优质碳素钢板;为加强内外壳的刚度以及改善受力状况通常在内外壳之间用加强筋连接,加强筋与内壳为断续焊,与外壳之间为塞焊;在工作时候关闭柜门,使其形成一个密闭的空间,脉动真空灭菌器的工作过程较为复杂,其内腔压力是交变载荷,而夹套压力基本保持不变;所以在高温环境下工作可能会引起疲劳腐蚀。
　　另外,在制造的过程中,由于加强筋与内壳之间焊接属于典型的异种钢T型角焊缝,因此有可能存在焊接残余应力分布不均;由于不同材质的线性膨胀系数不同,所以在焊接后有可能在焊接区域产生较大的残余应力。
　　脉动真空灭菌器的设计寿命一般都在7年左右,但在工程实际中发现其实际使用寿命远未达到设计寿命,许多用户发现当灭菌器使用一段时间后内壳壁会不同程度的产生裂纹,由于灭菌器属于压力容器,如果不注意裂纹则有可能引发事故,再者裂纹的产生会影响灭菌效果,容易引起严重的医疗事故。因此分析裂纹产生原因以及采取合理的措施延长灭菌器的使用寿命显得至关重要。
　　本文是某公司制造的一台型号为MZQ.JDM-1.2B的脉动真空灭菌器为研究对象,应用ANSYS有限元软件分析其发生失效的原因,并提出修改建议,以延长脉动真空灭菌器的使用寿命。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2 脉动真空灭菌器内腔开裂的研究进展

1.3 本章小结

第二章 本课题的主要研究内容和解决方案

2.1 本文研究的主要内容

2.2 本文的工程背景及意义

2.3 ANSYS有限元方法介绍

2.4 本章小结

第三章 脉动真空灭菌器内腔的疲劳分析

3.1 疲劳失效概论

3.2灭菌器内壳的疲劳有限元分析

3.3计算结果分析

3.4本章小结

第四章 焊接残余应力对内腔开裂影响的分析研究

4.1引言

4.2焊接残余应力及温度场数值模拟的基本理论

4.3选择焊接热源模型

4.4焊接残余应力及温度场数值模拟

4.5结果讨论

4.6焊接模拟过程命令流

4.7本章小结

第五章 优化设计

5.1引言

5.2模型建立及其加载计算

5.3优化前后比较及其与实验结果的对照

5.4优化结果可行性探讨

5.5本章小结

第六章 全文总结

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢