低温液体运输车轻量化技术--内容器分析设计方法的研究

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1、ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalProcessEquipmentLIGHT-WEIGHTTECHNOLOGYOFTHETRANSPORTVEHICLEFORCRYOGENICLIQUID——THERESEARCHOFDESIGNMETHODBYANALYSISFORINNERVESSELbyZhouJunSupervisor:Prof.GaoBingjunMarch2012河北工业大学硕

2、士学位论文低温液体运输车的轻量化技术——内容器的分析设计方法研究摘要低温液体运输车与运输、能源、环保等各方面密切相关，设计先进的轻量化的低温液体运输车表现出多拉快跑、节约能源、环境友好等众多优势。以某低温液体运输车为研究对象，对其内容器筒体及碟形封头进行了轻量化研究。对内容器母材S30408进行了单轴拉伸试验，得到了材料的真实应力应变关系。利用FMP30磁性测量仪对不同塑性变形量的拉伸试件进行了形变马氏体含量测量，得到了S30408奥氏体不锈钢形变马氏体含量与变形量的数值关系。在此基础之上，用马氏

3、体含量的多少来衡量结构发生应变强化效应的大小，进而考察对结构极限承载能力的影响。基于母材拉伸试验简化得到的真实应力应变关系，利用双线性强化模型对内容器筒体进行了弹塑性分析的解析计算，并利用ANSYS11.0对其极限承载能力和应力状态进行了考察，最终得到了一种不锈钢筒体轻量化的设计方法，可明显减轻筒体的重量。分别以四种模式（不考虑材料应变强化特征、基于简化的双线性强化模型考虑材料应变强化特征、基于真实应力应变关系考虑材料应变强化特征、考虑加工历史的应变强化特征），对内容器碟形封头进行了塑性垮塌研究及

4、应力状况考察，研究发现在模式二、模式三及模式四中，由于考虑了材料的应变强化特征，封头的承载能力大幅提升。另外，模式四不仅基于真实应力应变关系而且利用马氏体含量的多少考虑了加工历史阶段产生的应变强化，材料得到了更大程度的强化，尤其是弹性区域的加大，提高了结构的弹性承载能力及极限承载能力。最后，利用模式二的方法对碟形封头进行了轻量化研究，得到了封头壁厚的计算公式及算图。关键词：低温液体运输车，应变强化，轻量化，ANSYS，分析设计i低温液体运输车的轻量化技术——内容器的分析设计方法研究LIGHT-WE

5、IGHTTECHNOLOGYOFTHETRANSPORTVEHICLEFORCRYOGENICLIQUID——THERESEARCHOFDESIGNMETHODBYANALYSISFORINNERVESSELABSTRACTThetransportvehicleforcryogenicliquidiscloselyrelatedtotransportation、energy、environment,theadvancedandlightweighttransportvehicleforcryoge

6、nicliquidhavemanyadvantages——loadingmoreandrunningfaster,energysaving,environmentalfriendly.Takeatransportvehicleforcryogenicliquidastheresearchobject,Thethesiscarriedoutthelight-weightresearchoncylinderandheadofinnervessel.Carriedoutthecolumnartensil

7、etestonthebase-metalofinnervessel(S30408),gotthetruestress-strainrelationshipofthematerial.Measuredmartensitecontentbymagnetismmeasuringinstrument(FMP30)onthetensile-testplatewhichhavedifferentplasticdeformation,gotanumericalrelationbetweenthemartensi

8、tecontentofS30408andtheplasticstrain.Onthesefoundations,martensitecontentcanbeusedformeasuringthestructure’squantityofthestrainstrengthening,andresearchedtheeffectofultimatebearingcapacityforstructure.Carriedouttheelastic-plasticcalculationwit