分析高压焊接试验舱齿啮式卡箍锁紧结构有限元分析.pdf

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1、万方数据2005年第34卷第6期第7页石油矿场机械0儿F崛LDHⅢIPMENT文章编号：1001—3482(2005)06—0007—04高压焊接试验舱齿啮式卡箍锁紧结构有限元分析赵杰．陈家庆。李峰．汪黎明(北京石油化工学院机械工程系．北京大兴102617)摘要：分析设计是工程与力学蛄合的产转。也是高压容器设计方法和手段的更新。文章依据JB4732·95《钢删压力客嚣——分析设计标准》．运用ANsYs软件的接触单元数值模拟功能，来模拟高压焊接试验船的齿啮合接触过程，建立符合实际接触状况的整体有限元模型，对齿啮式卡箍锁紧结构的封头齿形击兰、筒体齿形法兰厦卡箍进行应力分析和校棱．为非标姑椅

2、的快开设备设计提供参考。关键词：齿啮式快开结构；卡箍镁箭1分析设计}有限元法中圄分类号：TE952．02文献标识码：AFEAdesignofgear-matchedlockedc¨pdeViceonhyperbaricweldingtestchamberZHAOJie，CHENJia—qing，LIFeng，WANGLi—mingt蕊却n袱耐。fMechnic越E“g妇越ri“g，&引∞gP以什chemimZT眦hn。3皑，l*st‘t#抛．孤z÷”g102617·ch{戤)Abstr扯t：Analyticaldesignistheresuhofcombiningengineeri“g

3、withmechanics，andtheupdatingofde—signmethodsofpre3surecontaineraswell．Inthisp8per，byconsideringthecontactbetweenthegear。fhyperba“cweldingtestchamberandutilizingthefacetofacec。ntactelementofANSYSsoftware，thewh01e氍niteelementmodelo{reanycontactprocessisbu订tupaccordmgtoAnalyticalDesignStandardsforS

4、teelPressureVe8sels(JB4732—95)，bothdentiformflangesandcliptoothstressesofgear—matchedl。ckedclipdeviceareanalyzedandverified．1toffersthereferencefordesigningquick-openingequipment．Keywords：gear—matchedquick—openingstructure；lockedclipdeviceIdesignbyanalysis；FEM近年来，随着化工及石油化工行业的发展，化工容器出现了大型化和高参数化的发

5、展趋向uJ，对于结构形状或几何尺寸超出标准规定的复杂结构，无论是弹性力学、板壳理论还是材料力学方法，目前都不能得到解析解o]。此外，在快开结构中，封头齿形法兰、筒体齿形法兰及卡箍圈为齿啮式结构，都存在几何不连续性，因结构特殊而致使国内还未有成熟的标准规范可循。美国AsMEvIII一1在附录24中列入了卡箍连接件的设计，但并未以可操作的形式列出设计方法，尚难付诸实施。日本压力容器新规范儿sB8284根据AsMEvIII-1卡箍连接件的设计原理，将具有整体齿啮式结构的快开封头列入规范，列出了卡箍、高颈法兰、封头等各部分的应力计算及校核条件，但此种方法也未从接触力学的角度综合考虑问题口1。在

6、这种情况下，要想知道在该结构上的应力分布，除了实验方法之外，只能采用数值方法。随着计算机技术的发展，一些大型的有限元分析软件在工程实践中广泛应用，如ANSYS、Marc、ABAQus等，其中，美国的ANsYs软件计算结构分析功能尤为突出”]。本文依据JB4732—95《钢制压力容器——分析设计标准》，运用ANSYS软件对高压焊接试验舱齿啮式卡箍锁紧结构进行有限元分析设计。1高压焊接试验舱总体结构高压焊接试验舱本体结构如图1。该试验舱是一个卧式压力容器，筒体部分使用常规鞍座结构同收稿日期：2005一01—10基金项目：本文课题来源为国家“十五”863重大计划项目“水下干式管道维修系统”(

7、2002AA602012—3)作者简介：赵杰(1976)，女，扛宁朝阳人，讲师，工学硕士，现从事石油化工设备领域的教学与科研工作。万方数据：!：竺!!!!!!!!!坚!翌竺!坠!!!!∑!!：!!堂!定在地面上，左端椭圆封头为固定式，右端椭圆封头为可以作往复直线移动的快开封头。该试验舱的重要部件是快开封头，它采用整体齿啮卡箍式快开盖结构，由筒体齿形法兰、封头齿形法兰、整体齿啮式卡箍圈和环形橡胶密封圈4个主要元件组成，如图2。在某种意义上而言，高