外压薄壁容器稳定性模拟分析与研究

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1、学号：S15030286硕士学位论文外压薄壁容器稳定性模拟分析与研究研究生姓名：崔伟学科、专业：机械工程二○一八年四月分类号：密级:可公开UDC：编号:外压薄壁容器稳定性模拟分析与研究EXTERNALPRESSURETHINWALLVESSELSTABILITYSIMULATIONANALYSISANDRESEARCH学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：机械工程（080200）研究方向：现代机械设计理论与方法申请学位级别：硕士指导教师：朱振华副教授研究生：崔伟论文起止时间：2016.9—201

2、8.4摘要压力容器广泛应用于化工领域、石油工业、轻工机械等以及人们日常生活中。对于外压容器来说，外压容器的破坏主要是由于稳定性不足所引起的失效。稳定性问题对于外压容器来说至关重要，保证其具有足够的稳定性是外压容器正常工作的基本前提。本文主要以薄壁筒体为研究对象，分析薄壁筒体受外压作用下引起的侧向失稳以及局部失稳问题，为今后研究其稳定性问题提供依据。本文利用ANSYS有限元软件中特征值屈曲分析与非线性屈曲分析对薄壁圆筒进行模拟分析，主要研究筒体尺寸、材料性能以及初始缺陷（椭圆度、材料不均匀性）对临界压力以及屈曲形态的影响，并

3、讨论支座结构以及开孔结构对临界压力以及屈曲形态的影响。通过对不同尺寸的薄壁短圆筒进行外压稳定性实验，探究实测值、理论值与模拟值三者之间的关系。为了使容器具有足够的稳定性，通常需要设计加强结构，本文主要研究加强圈/筋对临界压力的影响。分析常见加强结构、不同加强方式以及布置方式对临界压力的影响，通过对比分析明确何种场合采用何种加强方式。利用正交设计方法设定16组带扁钢加强圈的筒体结构参数，通过对其进行有限元分析，并采用最小二乘法对无量纲化的模型参数进行拟合，给出了扁钢加强圈薄壁筒体临界压力拟合公式，讨论了不同结构参数对扁钢加强

4、圈筒体临界压力的影响。关键词：外压薄壁容器稳定性临界压力加强结构有限元分析IABSTRACTPressurevesseliswidelyusedinthefieldofchemicalindustry,petroleumindustry,lightindustrialmachineryandinpeople'sdailylife.Forexternalpressurevessel,theexternalpressurevesseldamageismainlycausedbyinsufficientstabilityfail

5、ure.Thestabilityproblemisveryimportantfortheexternalpressurevessel.Toensurethatithassufficientstabilityisthebasicprerequisiteforthenormaloperationoftheexternalpressurevessel.Inthispaper,thethin-walledcylinderistakenastheresearchobjecttoanalyzethelateralinstability

6、andlocalinstabilitycausedbytheexternalpressureofthethin-walledcylinder.Thestudyprovidedareferenceforthestabilityproblemforthefuture.Inthispaper,theeigenvaluebucklinganalysisandnonlinearbucklinganalysisinANSYSfiniteelementsoftwareareusedtosimulatethin-walledcylinde

7、rs.Themainresearchesarecylindersize,materialproperties,initialdefects(ellipticity,materialinhomogeneity)influenceoncriticalpressureandbucklingmorphologyanddiscusstheinfluenceofthesupportstructureandtheopenstructureonthecriticalpressureandthebucklingconfiguration.F

8、ordifferentsizeofthinwalledshortcylinderbyexternalpressurestabilityexperiment,toexploretherelationsbetweenmeasuredvaluesandthetheoreticalvalueandsimulat