冻结壁形成模型实验系统试验筒设计、制造的研究

摘要

冻结法是现代凿井工程的首选技术，人工冻结法是凿井过程中穿过复杂地层的有效手段之一。目前，浅层煤矿已经开采得所剩无几，深层煤矿的开发需要工人穿过深厚地层进行建井活动。深厚地层的地质条件相对复杂，地况不容易为人掌握，冻结壁模拟成形实验系统就是研究井壁开挖过程冻结壁力学性能及冻土层发展变化的试验系统。它的研制开发为冻结法的进一步研究提供了准确的数据支持。该实验系统实验筒是一种承压筒，属于压力容器的范围。
　　压力容器在化工、高新技术领域的应用越来越广泛，随着科学技术的发展，各行业对压力容器的安全性，及先进性也提出了更高的要求。压力容器的设计过程对压力容器安全性有着重要作用，压力容器设计方法的研究显得尤为重要。近些年，计算机技术的发展使得有限元法在压力容器的应用更为广泛。压力容器设计基本采用常规设计与有限元软件设计相结合的方法。有限元技术应用在压力容器的设计上，不仅节省了人力，物力，还在一定程度上提高了计算的准确性。
　　目前，我国压力容器设计主要参照GB150及JB4732等标准，前者主要是基于规则的设计方法，后者是基于分析的设计方法。GB150是目前我国压力容器行业普遍采用的设计标准，本文主要GB150-2011压力容器标准对试验系统实验筒的各个部分进行设计及强度校核，又对十分重要的部分加筋平盖进行了有限元静力分析，获得了良好的计算结果，这种常规设计结合有限元软件对压力容器进行设计的方法，不失为一种有效的方法。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题提出的背景

1．2 课题研究的意义与目的

1．3 国内外压力容器设计技术研究现状

1．4 本文的主要研究工作

2．冻结壁实验系统及压力筒设计方案选择

2．1 实验系统的作用

2．2 试验设备运行方案

2．3 实验筒设计方案的选择

2．4 GB150中规定压力容器设计中的有关问题

2．5 本章小结

3 冻结壁模拟实验筒的设计步骤与校核

3．1 承压筒的设计与校核

3．2 法兰及其相关元件的设计

3．3 平盖的设计与校核

3．4 支座设计

3．5 本章小结

4．利用Ansys Workbench对加筋平盖进行有限元分析

4．1 对加筋平盖进行三维建模

4．2 加筋平盖的Workbench有限元分析

4．3 本章小结

5 实验筒平封头的制造与检验

5．1 GB／T25198中对于封头制造、检验的规定

5．2 实验筒平端盖的制造

5．3 规范中对于实验罐制造与组装的要求

5．4 实验容器检验与验收

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目