组合式爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟
本文采用ANSYS/LS—DYNA非线性有限元程序,通过容器壳体与分布载荷(流场)耦合方法,对椭球封头圆柱形组合式爆炸容器在承受内部中心点爆炸作用的冲击载荷与壳体的动力学响应进行计算分析,并与实测结果进行了对比。结果表明,ANSYS/LS—DYNA程序模拟壳体的应变历程,具有较好的精度;模拟爆炸载荷则存在一定的差异。反射超压由中环面向极点方向顺序加载,峰值逐渐降低,而作用时间逐渐加长。其峰值在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加。最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低,在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加,在曲率最大处出现了一个较大的应力峰和最大压应力。轴向应变约为周向应变的1/2。容器结构在中环面和椭球壳极点处承受相对较大的载荷和应变,设计时应予以高度重视。
组合式爆炸容器振动特性与破坏模式分析
从分析载荷的频谱特征入手,通过有限元模态分析与实验结果的对比,对容器壳体可能的破坏模式进行了分析,给出了由爆炸容器的薄弱模态作为判定其壳体结构破坏主要模式的方法,为预估组合式爆炸容器的破坏模式作了一些探索.研究表明容器壳体结构的薄弱模态与激励载荷的频谱特性有关.对爆炸容器壳体的振动特性分析不仅可以确定其主要振型,而且可以得到不同位置的应力相对量,进而估计出可能的破坏区域和薄弱环节,为爆炸容器的设计提供参考依据.
组合式密闭爆炸容器螺栓预应力范围的计算方法
以某个由螺栓联接的三段组合式爆炸容器为对象,将各组合段和螺栓分别简化为刚体和弹簧而得到了一个三自由度弹簧-质量系统。考虑施加预应力时法兰的压缩和螺栓的伸长,得到了容器在受到内冲击载荷作用下联接螺栓预应力与振动响应的关系;由螺栓屈服时的应力和法兰分离时的螺栓最小应力分别确定了预应力的范围。由此得到了满足容器封闭要求的计算螺栓预应力范围的方法;并研究了通过选择合理的系统刚度改善螺栓预应力的适用范围。该方法在实际应用中取得了满意的封闭效果,并可推广到多重组合容器螺栓预应力的确定中。
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