长管拖车天然气瓶强度与疲劳寿命分析

【摘要】：随着世界能源消耗的急剧增加和环境问题的日益严峻,天然气在总能源消耗中所占的比例越来越大。天然气长距离运输以管道为主,但在天然气的短距离运输中,铺设管道投资巨大,更适合采用车辆运输。长管拖车是一种方便、快捷的短距离天然气运输方式,得到了广泛的应用。本课题针对长管拖车高压天然气瓶进行静强度、惯性载荷分析,并在此基础上开展疲劳寿命研究,具有一定的工程意义。以目前广泛采用的长管拖车天然气瓶为模型,采用有限元软件ANSYS分别对内压、内压与重力联合作用下长管拖车天然气瓶进行了静强度的分析,分析结果表明,长管拖车在内压和重力作用下,瓶身主体部分应力水平较低,远小于材料的屈服极限;气瓶缩口与法兰连接处具有较大的应力集中,但总体应力水平低于材料的屈服极限,满足强度的要求。通过对道路运输条件下的惯性载荷进行分析,设定三个方向的加速度进行动力学分析,分析结果表明,天然气瓶的应力水平与三个方向加速度的合成量具有近似线性关系,合成量的大小直接影响气瓶的应力水平。在惯性载荷作用下,气瓶的最大应力超过了材料屈服极限,存在疲劳失效风险。采用ANSYS软件对气瓶进行了模态分析,得到了其前6阶的自振频率,并根据自振频率计算得到了长管拖车的合理运行速度应该小于120km/h;对内压波动影响下的气瓶进行疲劳寿命的进行分析,分析结果表明,虽然气瓶大部分区域不满足无限寿命的要求,但其疲劳寿命能够满足工作要求;通过对惯性载荷作用下的气瓶疲劳寿命进行分析,结果表明,应该将垂直于轴向的加速度控制在18m/s2以内,以防止气瓶发生疲劳破坏。 【关键词】：长管拖车 天然气瓶 疲劳寿命 有限元分析 气瓶
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE97
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 本课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 长管拖车应用及研究现状10-17
• 1.2.1 长管拖车简介10-15
• 1.2.2 长管拖车研究历史与现状15-17
• 1.3 本课题的研究内容17-18
• 1.3.1 主要研究内容17
• 1.3.2 关键技术17-18
• 第2章 惯性载荷作用下气瓶响应分析18-29
• 2.1 有限元方法简介18-20
• 2.1.1 有限元方法的发展历史18
• 2.1.2 有限元方法的求解步骤18-19
• 2.1.3 有限元分析软件ANSYS简介19-20
• 2.2 气瓶模型20-21
• 2.3 内压及自重作用下气瓶应力分布21-24
• 2.4 惯性载荷作用下天然气瓶的应力应变响应24-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 长管拖车气瓶疲劳分析29-40
• 3.1 压力容器疲劳分析的基础理论29-36
• 3.1.1 疲劳的概念29-30
• 3.1.2 疲劳分析的基本概念30-32
• 3.1.3 疲劳寿命曲线32-36
• 3.2 压力容器疲劳分析与设计方法36-39
• 3.2.1 交变应力分析36-37
• 3.2.2 确定交变载荷的应力幅值37-38
• 3.2.3 设计疲劳曲线38
• 3.2.4 变幅疲劳的积累损伤38-39
• 3.3 安定性分析39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 交变载荷作用下长管拖车疲劳寿命研究40-48
• 4.1 长管拖车天然气瓶自振频率分析40-42
• 4.1.1 无预应力条件自振频率分析40-41
• 4.1.2 内压作用下天然气瓶自振频率分析41-42
• 4.2 长管拖车天然气瓶的安定性分析42
• 4.3 长管拖车天然气瓶疲劳分析42-48
• 4.3.1 材料疲劳性能曲线42-44
• 4.3.2 内压作用下长管拖车的有限疲劳寿命设计44-46
• 4.3.3 惯性载荷作用下长管拖车的有限疲劳寿命设计46-48
• 4.4 本章小结48
• 结论48-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间所发表的论文54-55
• 致谢55

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

补气装置在天然气运输长管拖车上的应用    李社奇;

薄壁不锈钢长管端面的车削    

长管扩胀工艺及其应用    房公胜;

关于长管内孔镀铬前处理技术的改进    吴水苟

铝黄铜长冷凝器管的生产    

长管灌装系统    

有压长管系统设计施工中问题的解决    林广学;孟繁华;

“严管”更要“长管”    葛青

实用薄壁细长管加工新工艺    王菁;

不锈钢长管自动检测线的研制    王槐祥;

美国长管拖车气瓶安全监察法规介绍    王洪海;

长管拖车日常管理与维护    薄柯;张军鹏;李邦宪;吴红;

长管拖车用安全装置的开发设计    杨利芬;武常生;王东方;

长管拖车用集成安全装置的开发设计    杨利芬;马英俊;付彦超;李振河;韩晓栋;

塘长管活千池水    本报通讯员 陈庆跃 胡学炼 陈军

双胞胎卫星喜庆5岁生日    原三虎　本报特约记者 马璟

九台农村中学一校挂三牌 一长管三校    黎明霞

华东长管拖车扬州检测    记者 姚虔之

长管拖车天然气瓶强度与疲劳寿命分析    宋伯龙

复杂长管路阻塞特性的评估方法与检测技术    王玮

长管拖车气瓶口强度数值研究    李伟

天然气长管拖车罐体缺陷分析    胡克勤