循环换热器斜锥结构的应力分析文献综述
2020-06-14 16:30:25
文 献 综 述 一.前言 随着现代社会科学技术的不断发展,在航空、航天等尖端工程设计中,锥壳被用在较为复杂的飞行器头部;而在石油化工装备中,锥壳也广泛地应用于压力容器以及不同直径的管道过渡连接处,常见的连接形式有三种,分别是:圆筒-锥壳-圆筒、锥壳-圆筒、锥壳-锥壳。
但是锥壳的设计计算不像圆柱壳那样有完善的计算理论,前人们并没有能够彻底解决锥壳的振动、弯曲和屈曲这些难题。
如今的石油化工生产中许多设备的圆柱壳体与管箱之间采用斜锥壳来进行连接,而对于斜锥壳进行理论分析的最大困难在于其中面上曲线坐标的复杂性。
现行的标准(GB150-2011)中未能给出斜锥壳设计的统一计算公式和应力分析结果,这给工程设计与检验带来了不小的麻烦。
有限元方法是现代工程中结构分析中运用最广泛地数值方法之一。
从七十年代开始,发展至今,有限元方法目前不仅应用于结构分析中的材料非线性问题、几何非线性问题、三维问题和与时间有关的问题,而且越来越多地应用于结构分析以外的其他领域的问题,如:磁场分析、流体流动和热传导问题等。
有限元强大的模型体系,为尚没有计算理论体系的斜锥壳的计算、分析与检验提供了强大而可靠的方法。
二.斜锥结构的研究进展 2.1 斜锥壳的理论研究 在石油化工中,各种原料反应、工艺条件、生产要求等等让设计员设计出许多不同的生产设备。
为了满足将直径不同却需要相邻连接的两个甚至多个筒体连接,锥壳应运而生:最普通的是正锥壳(要求相连接的两个或者多个不同直径的筒体的中心线在同一条直线上),该结构在许多标准中都有其设计、检验与校核的公式;稍显复杂化的便是斜锥壳(要求相连接的两个或者多个不同直径的筒体的中心线不在同一条直线上),该结构早期在相关的标准中并没有明确的设计、检验与校核公式。
1985年清华大学的蒋智翔等五位教授利用将内力及位移展开成k=(k/λ)1/2及斜锥偏度参数m的双重渐近幂级数的方法,得出了斜锥壳的渐近解,同时以直角斜锥壳承受正压力情况为例,给出了它的应力计算分析表达式【1】。