鱼雷型混铁车罐体和车架的有限元分析

摘要

鱼雷罐车是炼铁生产中必不可少的设备之一，其造价昂贵。随着钢铁企业生产规模的不断扩大，保证鱼雷罐车的运行安全，降低生产成本，势在必行。因此，对鱼雷罐车的长寿化和保温等性能的研究一直是钢铁冶金领域的一个重要课题。 本文以某冶金车辆厂生产的320t鱼雷罐车为分析对象，以ANSYS为手段，分别对鱼雷罐车车架、罐体及罐壳进行了结构、温度场和热应力分析。在结构分析中采用板壳建模，进行了车架静应力有限元计算，并对应力较大的部位通过改变板壳厚度进行了分析比较。在热分析中，充分考虑了罐体物性参数随温度变化的非线性、辐射、传热随温度变化的非线性等因素，进行了鱼雷罐车罐体的温度场和热应力场的非线性有限元模拟。同时进行了罐壳的静应力有限元计算。 对该鱼雷罐车罐壳进行温度实测，所得结果同有限元计算吻合，说明数值模拟是正确的。 以上工作为鱼雷罐车设备的长寿化和设备的安全评价提供了有益的参考，为设备维护和设计提供了一定的理论依据。

目录

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第一章绪论

1.1鱼雷罐车概述

1.1.1引言

1.1.2鱼雷罐车的类型及结构组成

1.2国内外鱼雷罐车的研究与发展现状

1.2.1国外研究与发展现状

1.2.2国内研究与发展现状

1.3本课题的主要研究内容及意义

1.3.1本课题的主要研究内容

1.3.2本课题的选题意义

第二章鱼雷罐车车架的有限元分析

2.1车架分析的必要性

2.2有限元分析软件简介

2.2.1有限元分析软件的发展

2.2.2有限元法的基本理论

2.2.3有限元法的解题步骤

2.3 ANSYS软件简介

2.3.1 ANSYS的发展

2.3.2 ANSYS软件功能

2.3.3 ANSYS的特点

2.4车架应力的有限元分析过程

2.4.1创建几何模型

2.4.2车架的有限元模型

2.4.3约束和加载

2.4.4求解和后处理

2.5车架结构改进

2.6小结

第三章鱼雷罐车罐体温度场的有限元分析

3.1概述

3.2热传导的基本方程

3.2.1能量平衡方程

3.2.2速率方程

3.2.3三维热传导的控制微分方程

3.2.4边界条件和初始条件

3.3稳态温度场的有限元简介

3.4罐体温度场有限元分析过程

3.5罐体温度场有限元分析

3.5.1前处理

3.5.2加载和求解

3.5.3后处理

3.6小结

第四章鱼雷罐罐壳的热应力分析

4.1概述

4.2热应力的有限元方程的建立

4.3罐壳温度梯度应力的有限元分析过程

4.4罐壳热应力场有限元分析

4.4.1模型的说明

4.4.2热应力的材料参数的设定

4.4.3罐体材料的力学性质和强度准则

4.4.4罐壳温度梯度应力计算

4.5罐壳机械静应力计算

4.6小结

第五章自然对流时鱼雷罐罐壳外表面温度的测试

5.1概述

5.2辐射温度计的测温原理

5.3测试仪器和测试位置

5.4测试结果

5.5对比和分析

5.6小结

第六章结论和展望

6.1结论

6.2对进一步工作的建议和展望

参考文献

致谢