压力容器开孔补强参数化有限元分析开题报告

全文总字数：3637字

1. 研究目的与意义

压力容器在一些特定的部位需要接管进行相互的连接，一般运用于化工、食品等方面。

压力容器开孔以后，结构的连续性遭到破坏。

常规的补强设计方法容易造成材料的浪费，并且无法考虑压力容器的压力、强度和各几何参数的不确定性引起的误差，安全无法得到保证。

2. 国内外研究现状分析

接管连通多个容器来传送原料，必须在容器上进行开孔。压力容器为了弥补开孔周围区域强度的下降而采取补强的措施。通过补强后，开孔处的应力将会减少，强度得到提高。补强方法有许多，均能在一定程度上缓解开孔引起的强度损失。

众所周知，压力容器在开孔后会产生一部分的应力集中，长时间的应力集中会使材料产生疲劳裂纹甚至发生泄漏爆炸。在应力集中处，其大小与开孔形状和材料有关。1991年，薛明德^[1]研究了外国开孔接管的问题，根据国内的发展做出一定的措施。即在容器开孔处用不同材质的钢材进行焊接，并且有效的防止开孔处裂纹的产生，但是还是存在着焊接材料不过关的缺点。此项措施实施之前，国内在他研究的基础上进行了探讨，根据1993年程尧舜^[2]对内压容器的应力集中的探讨，作出相应的改进。

国内外研究了一些开孔补强的方法，过去人们习惯性的用补强圈来进行补强，这种方法吴益勇^[3]等人在1998年一起研讨压力容器接管设计中提出。即通过在容器壁另外焊接补强板增加开孔处的承载面积，均匀的布置在容器的内外两侧，避免产生附加弯矩和相应的弯曲应力。还有一种是整体补强，这是国内外最普遍使用的方法，条件限制比补强圈少，结构简单，焊缝容易检验等许多优点，在2001年刘宝庆^[4]做出了相关的解释。这些设计方法只是在经验中总结的，实际相对而言还有较大的误差，不能精准的用在研究中。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：用数值分析的方法对容器开孔补强参数化做出分析。在查阅文献的基础上综述容器开孔的形状、大小、角度，一般设计方法、受力特点、有限元软件参数化设计的方法和国内外研究进展等。应用ansys软件中参数化设计模块，通过编写和vb的接口程序，对容器开孔补强进行参数化分析，使专业的有限元分析过程简化为在简单的界面上填写参数，完成计算，提高计算的效率。

时间安排：

1~3周：调研及查阅文献，翻译外文资料写出开题报告；

4. 研究创新点

无