基于有限元法的加氢精制反应器的可靠性分析.pdf

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1、机械设计与制造第6期4MachineryDesign&Manufacture2010年6月文章编号：1001—3997(2010)06—0004—02基于有限元法的加氢精制反应器的可靠性分析高红霞王树林(上海理工大学动力工程学院化工过程机械研究所，上海200093)ReliabilityanalysisofthehydrogenationrefinedreactorGAOHong-xia，WANGShu-lin(UniversityofShanghaiforScienceandTechnolog

2、7，CollegeofPowerEngineering，InstituteofChemical．ProgressingMachinery，Shanghai200093，China)e-~-o-<>●<>●-<>●-~>ll<：>●‘：>●0●<：>·<：>·<：>·-<>●-<>●-<>●．：>●：>●：>●◇●●<：>●◇●<=>●<>●◇·<：>·<>·<>·。<>·<>·<>●◇●<>●<：>●：>●<>●：>●：>●=>●【摘要】用蒙特卡罗法和有限元相结合方法对加氢精制反应器模型进行50

3、00次抽样，并对其可靠性和灵敏性进行分析。结果表明，影响最大的因素是工作压力，这给加氢精制反应器的制造和检验提供了6参考。?2关键词：蒙特卡罗法；有限元法；可靠性；灵敏性v：【Abstract】ThereliabilityandsensitivityofThehydrogenationrefinedreactorwereanalyzedthroughV5000samplesMonte-carloandfiniteelementmethod．eresultsshowthattheworkingst

4、ressisthemostOinfluencingfactors．Itprovidesareferenceyorthemanufactureofthehydrogenationrefinedreactor．2．Keywords：Monte-carlo；Finiteelement；Reliability；Sensitivity●<>●<>·<>·<>·<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>·<>·<>·<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●◇·<>●<>●<>●<>●<>●

5、<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>中图分类号：TH12，TE966文献标识码：A确表达式，要得到结构行为参数，如最大应力、变形、特定部件或lI亩特殊位置的变形、应力等，往往借助结构分析程序，用数值模拟的加氢精制反应器是煤制油产品加工中的关键设备，在下封头方法进行结构可靠度分析。蒙特卡罗法和响应面法是可靠度数值处通常采用h型锻件。h型锻件上部连接简体，下部连接封头及模拟中比较经典的方法。裙座。h型锻件的三个基本厚度一般设计为分别等同于筒体、封头及群座的厚度。虽然加氢精制反应器按分

6、析设计标准设计，但3可靠度计算的蒙特卡罗法由于制造工艺的限制，材料屙陛、加工公差、边界条件和载荷等总蒙特卡罗法通过对随机变量的大量抽样，对抽样结果进行统具有不确定性。同时加氢精制反应器主体所承受的压力较高，裙计后获得失效概率，是最直接的一种计算方法。在结构可靠性的座与加氢精制反应器主体连接势必存在边缘应力，而且在一定的数值模拟中该方法具有以下优点：(1)模拟的收敛速度与基本随压力范围内，这种边缘应力会很大，由此有必要对期进行可靠性机变量的维数无关；(2)极限状态函数的复杂程度与模拟过程无◇．◇．

7、◇．◇．◇．◇．◇．◇．◇．分析。关；(3)无须将状态函数线性化和随机变量当量正态化，具有直接解决问题的能力；(4)数值模拟的误差容易确定，从而可以确定模2结构可靠度的基本概念拟的次数和精度。结构可靠度定义为结构在规定的时间与一定的条件下完成用蒙特卡罗法表示的式(2)可写为：结构预定功能的概率。在结构可靠度分析中，结构的极限状，态是由功能函数表示的，其表达形式为：=Kc(x)]』i=IG()式中：Ⅳ-抽样模拟总数；，[G()]—指标函数。其中，随机矢量=(，，⋯)表征了工程中存在的不确定，『GX

8、G，⋯·)]-信息，如材料参数与几何尺寸的随机胜及载荷的随机性等。对蒙特卡罗法而言，分析精度由模拟次数决定，模拟次数越当G()>0时，结构处于安全状态；当G()=O时，结构处于多，精度越高。极限状态；当G()<0时，结构处于失效状态。结构的失效概率为：4可靠性分析模型的建立f一煤制油厂的加氢精制反应器的封头与群座连接区采用h尸[G()<0]=lf()d型锻件，材料为2．25Cr—M0，其弹性模量为1．75x10MPa，泊松比c)式中：—结构的失效概率；)—随机矢量的联合概率密度函数。为0．3，设