铸铁烘缸应力分析理论与强度设计方法的研究

摘要

铸铁烘缸属特种铸铁压力容器,广泛运用于造纸工业中的纸幅干燥,产品遍布全国各地.该文围绕中国铸铁烘缸现行设计方法和设计标准中所存在的一些重大不足,全面分析烘缸在工作状态下的受力状况,并在此基础上研究烘缸合理、可靠的设计计算方法.首先建立了一种更为精确地模拟缸盖与缸体法兰间相互接触状况的烘缸有限元计算模型,对国内最具代表性、最常用的烘缸运用该模型进行应力分析和应力实测,由此验证计算模型的正确性,同时获得烘缸在内压作用下的应力分布状况.由该计算模型计算获得国内所有常用规格烘缸的螺栓力,据此提出螺栓设计计算的方法.此外,在计算获得缸体法兰螺栓孔局部高应力区的应力水平后,由断裂力学分析发生脆性断裂的可能性,并提出烘缸缸体与缸盖联接结构的改进方案.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1烘缸作用与构造

1.1.1烘缸的作用

1.1.2烘缸的结构与发展状况

1.2烘缸用材料评述

1.2.1烘缸的选材

1.2.2灰口铸铁的材料性能

1.3烘缸受载及应力分析方法概述

1.3.1烘缸受载与应力分析

1.3.2烘缸有限元分析软件的选用

1.4论文的选题意义和主要研究内容

1.4.1论文选题的意义

1.4.2论文的主要研究内容

第二章内压作用下烘缸的整体应力分析

2.1计算模型的建立

2.1.1建立准确计算模型的必要性

2.1.2接触问题的处理

2.1.3计算结果正确性分析

2.2有限元分析与应力实测

2.2.1φ2500mm烘缸的计算与测试

2.2.2φ1500mm烘缸烘缸的计算与测试

2.2.3误差分析及与一体化计算模型计算结果的比较

2.3小结

第三章铸铁受压元件的极限设计法及其在缸盖设计中的应用

3.1引言

3.2灰口铸铁受压元件的极限载荷分析

3.2.1钢制受压元件的极限载荷分析

3.2.2灰口铸铁的极限载荷分析

3.3烘缸缸盖的爆破实验与应力分析

3.3.1爆破实验缸盖的有限元应力分析

3.3.2缸盖的爆破实验

3.3.3爆破压力与设计压力下的非线性有限元应力计算

3.4小结

第四章缸体与缸盖联接螺栓设计及结构改进

4.1前言

4.2螺栓力的求取方法

4.3各规格烘缸螺栓力的计算结果

4.4法兰螺栓孔局部高应力分析

4.5灰口铸铁断裂性能分析

4.6螺栓联结结构的改进

第五章缸体法兰不连续结构的应力分析

5.1计算模型

5.2方程的建立与求解

5.2.1各部分的位移表达式

5.2.2边界连接条件及积分常数的确定

5.2.3缸体法兰不连续结构各部应力计算

5.2.4计算结果的验证

5.3过渡结构尺寸的分析

附录烘缸法兰不连续结构应力解EXCEL电子表格

第六章烘缸在线压载荷作用下的受力分析

6.1线压作用下圆柱壳的应力分析计算式

6.2不同线压载荷作用宽度对理论解的影响

6.3φ2500mm烘缸有限元应力分析与应力实测

第七章φ3660mm烘缸疲劳分析实例

7.1φ3660mm烘缸简介

7.2烘缸的受载分析

7.2.1烘缸的载荷状况

7.2.2压辊线压作用下的有限元应力分析

7.3疲劳分析

7.3.1灰口铸铁烘缸疲劳强度特性

7.3.2φ3660mm烘缸疲劳分析实例

7.4 小结

第八章结论与展望

参考文献

致谢

作者简介