您的位置:网站首页 > 技术应用 > 正文

对于复合原料压力容器的框架探究

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2013-1-22 13:34:29 人气: 标签:
  在结构分析中,复合材料层视为横观各向同性弹性材料,采用复合材料壳体单元Shen9进行分析;铝合金内衬视为各向同性弹塑性材料,采用各向同性的实体单元Solid45进行模拟。复合材料层与内衬层界面采用接触分析以保证变形协调性及不可贯人性,用面一面接触单元Contaot173模拟两相材料界面,有限元网格划分与实物对照。在结果分析过程中,轴向单元从1一250表示横坐标位置,其中单元号10表示前封头部分,单元号101503计算结果与分析所分析的压力容器在一个充放气过程中经历应力一应变的变化历程,这个过程包括升压一保压一卸压3个阶段,其中保压阶段为工作压力,压力值为4.5MPa。在分析中,复合材料层采用应变形式来考虑,以方便水压试验中应变校核。内衬层采用应力考虑,以便于考察其塑性状态。结构分析中考虑了容器在工作压力下的强度问题,为容器材料主方向的最大拉伸应力值,其中横坐标定义方式如所示。可以看出,封头2个极孔附近应力变化复杂,但应力数值均没有超过其强度数值,最大应力数值为1.5GPa。

  数据采集软件,水压泵,给出了测试示意图。首先将复合材料压力容器外表面贴应变片,应变方向为环向和纵向。然后,通过电阻测试检验应变片的有效性。最后,开启应变测试软件,在卸载过程中,复合材料层弹性恢复力使内衬层处于压应力状态。在此压应力状态下,过薄的内衬厚度很有可能发生屈曲,这也是这种特殊容器发生渗漏破坏的主要原因。容器内衬屈曲因受到外壁复合材料层的限制,属于限制性屈曲。考虑到限制性屈曲模拟的复杂性,本文中采用简化模型对容器的内衬屈曲进行模拟,简化模型中外层为复合材料,内层为内衬圆环结构。

  为了实现内衬层屈曲变形模拟,需要在简化模型内衬部分施加几何缺陷,使内衬层产生面外应力,最终使缺陷在面外压应力作用下演变为局部屈曲变形。复合材料层与内衬层仍然采用接触分析进行,以保证无压应力作用下发生网格嵌人和变形协调。内衬层局部屈曲变形产生依据最大变形点的荷载一位移曲线进行判断,给出了内衬最大变形点的荷载一位移曲线,荷载为容器内压数值,位移是指内衬最大变形点径向位移。可以看出,当容器结构没有缺陷时,最终结构变形并未恢复至初始位置,可以看出,在此压力下,内衬缺陷处的变形最终形成屈曲变形,给出了压力容器在此压力循环下的内衬屈曲照片,说明了本文中仿真模拟的可行性。本文中对超薄金属内衬复合材料压力容器进行了结构分析。在分析过程中,几何模型中的封头段考虑了复合材料铺放角度和厚度沿平行圆半径的变化,材料模型中的复合材料层和内衬层分别选用复合材料层合板理论和弹塑性理论进行分析,二者之间的界面位移协调性及不可贯人性引人接触分析进行考虑。数值结果表明,加载过程中,容器复合材料层封头曲率变化处环向存在压应变区域,纵向全部处于拉伸应变区域。卸载后,容器的复合材料层并未恢复到原始状态,仍然与加载过程相似,只是数值上减小。内衬结构在加载过程中,发生了塑性变形。因残余塑性变形的原因,使其在卸载后仍然处于压应变状态,实验应变测试结果验证了容器计算模型的可靠性。

读完这篇文章后,您心情如何?
0
0
0
0
0
0
0
0
本文网址: