基本信息
作 者：劉敏珊 等 著叢 書 名：過程裝備與控制工程叢書出 版 社：化學工業出版
內容簡介
《過程裝備特殊零部件應力分析》闡述了過程裝備特殊零部件的應力分析理論和工程套用方法，介紹了過程裝備特殊零部件相關的應力分析、熱應力分析、熱?力耦合分析、高溫強度分析、機率可靠性設計等多個工程分析設計人員所關注的問題。全書概念清晰，簡明易懂。為便於讀者理解和掌握這些方法，書中收集了大量的工程套用設計計算公式、曲線圖表以及適用參考數據，重點分析討論了許多典型的工程實例。提供了套用ANSYS程式對過程裝備特殊零部件進行有限元分析的命令流源程式。針對特殊零部件應力數值分析方法還詳細地介紹了有限單元法的基本原理和套用。書中還利用一章介紹了電測應力分析方法和相關測試裝置測量過程裝備特殊零部件模擬工作應力狀態的相關技術。
《過程裝備特殊零部件應力分析》是一本過程工業裝備中設備及結構應力分析和計算的實用參考書。它介紹的是特殊零部件強度與可靠性計算的工程方法。其內容包括：特殊管板應力分析，組合結構應力分析，密封焊元件應力分析，塔設備變徑段、 氨合成塔內件、特殊法蘭等特種零部件的應力分析，縱流殼程換熱器H型結構分析，換熱器零部件可靠性分析，管殼式換熱器典型元件強度計算數值方法，模態法確定多孔板有效彈性常數技術與套用和機率設計技術原理等專題。
《過程裝備特殊零部件應力分析》可供從事過程裝備、機械零件、設備及結構設計的工程技術人員和高等學校過程設備及控制工程、動力工程、熱能工程、機械工程等相關專業的教師、研究生、本科生使用和參考。對從事過程裝備材料和結構相關標準規範的理論和套用研究的人員也有參考價值。
目錄
1 緒論
1.1 概述
1.2 過程裝備特殊零部件
2 特殊管板應力分析
2.1 引言
2.2 管板應力分析概述
2.2.1 管板和圓平板的主要區別
2.2.2 影響管板強度和剛度的主要因素
2.2.3 管板計算方法的主要假設
2.3 管板應力分析
2.3.1 管板強度分析的理論依據
2.3.2 管板當作彈性基礎上的圓平板計算
2.3.3 管板強度計算公式
2.4 高低溫管板熱應力分析
2.4.1 高低溫管板的概念
2.4.2 高低溫管板中的熱應力
2.4.3 高低溫管板熱應力分析的有限單元法
2.5 高低溫管板應力分析的有限單元法
2.5.1 引言
2.5.2 位移模式和形函式
2.5.3 幾何關係
2.5.4 單元剛度矩陣的形成及程式實現
2.5.5 單元載荷陣
2.5.6 總體平衡方程組的求解
2.5.7 應力計算
2.5.8 高低溫管板應力計算結果分析
2.6 高低溫管板應力分析的工程設計公式
2.6.1 引言
2.6.2 直徑與高、低溫管板應力影響係數的關係
2.6.3 過渡段厚度變化對高、低溫管板的應力影響係數
2.6.4 過渡段厚度對過渡段的應力影響係數
2.6.5 幾點結論
2.6.6 工程公式
2.6.7 計算實例
2.6.8 高低溫管板有限元分析
3 組合結構應力分析
3.1 組合結構應力分析概述
3.2 組合結構應力分析的解析法
3.2.1 位移分析
3.2.2 約束反力
3.2.3 內力分析
3.2.4 應力分析
3.3 組合結構的熱應力分析
3.3.1 求環板與內外筒連線處的約束反力
3.3.2 熱應力
3.4 組合結構應力分析的有限單元法
3.4.1 單元類型的選擇
3.4.2 截錐型旋轉殼單元基本理論
3.4.3 結論
3.4.4 建議
4 密封焊元件應力分析
4.1 概述
4.1.1 密封研究現狀
4.1.2 高溫法蘭密封簡介
4.1.3 焊接密封簡介
4.1.4 焊接密封研究現狀
4.2 圓形空腔式密封焊元件的有限元分析
4.2.1 力學模型建立
4.2.2 約束情況
4.2.3 載荷情況
4.2.4 單元選擇
4.2.5 格線劃分
4.2.6 力學基本方程
4.2.7 有限元位移模式
4.2.8 單元平衡方程
4.2.9 單元剛度矩陣的形成
4.2.10 整體剛度矩陣的形成
4.2.11 整體剛度矩陣的貯存
4.2.12 單元節點力向量的移置
4.2.13 單元內應力
4.2.14 主應力求解
4.3 應力分析的程式實現
4.3.1 前處理程式QCL
4.3.2 應力分析程式的功能與框圖
4.3.3 後處理程式的功能和框圖
4.4 結果分析
4.4.1 結構在受內壓時產生的內應力
4.4.2 結構尺寸對應力的影響分析
4.4.3 回歸結果
4.4.4 設計方法
4.5 圓形空腔式密封焊元件應力有限元分析
5 特種零部件應力分析
5.1 塔設備變徑段的應力分析
5.1.1 引言
5.1.2 理論分析
5.1.3 工程套用
5.1.4 結論
5.1.5 ANSYS參數化建模及求解程式
5.2 氨合成塔內件強度分析
5.2.1 引言
5.2.2 催化劑筐底板強度分析
5.2.3 分氣盒上蓋板有限元分析
5.2.4 帶中心管換熱器管板強度計算
5.3 特殊法蘭應力分析
5.3.1 概述
5.3.2 問題的提出
5.3.3 建模與分析
5.3.4 討論
6 實驗應力分析
6.1 引言
6.2 高、低溫管板的實驗應力分析
6.2.1 實驗裝置設計
6.2.2 應變測量
6.3 組合結構實驗應力分析
6.3.1 實驗裝置
6.3.2 模型設計
6.3.3 實驗裝置的製造與安裝
6.3.4 常溫應變測量
6.3.5 熱應力測量
6.4 圓形空腔式密封焊元件的實驗研究
6.4.1 實驗裝置設計
6.4.2 應變測量
6.4.3 實驗結果與分析
7 縱流殼程換熱器H型結構分析
7.1 引言
7.2 數值模擬理論概況
7.2.1 環板強度計算理論分析
7.2.2 換熱器H型結構理論模型分析
7.3 H型結構數值模擬及結果分析
7.3.1 模型建立
7.3.2 格線劃分
7.3.3 工藝參數準備
7.3.4 換熱器溫度載荷確定
7.3.5 熱應力模擬過程
7.3.6 應力分析結果適用性分析
7.3.7 冷端、熱端對換熱器強度性能的影響
7.4 數值模擬結果綜合分析
7.5 主要結論與討論
7.6 換熱器結構CAD/CAE二次開發
8 換熱器零部件可靠性分析
8.1 機械可靠性設計基本原理
8.1.1 概述
8.1.2 可靠性簡介
8.1.3 失效機率計算
8.1.4 機率設計
8.1.5 機率設計技術
8.1.6 機率分析結果後處理
8.1.7 機率設計分析示例
8.1.8 構件機率設計示例——換熱器法蘭連線螺栓可靠性
8.1.9 構件機率設計示例——換熱器殼體可靠性
8.1.10 構件機率設計示例——帶裂紋換熱器承壓殼體剩餘壽命預估
8.1.11 構件機率設計示例——新型縱流換熱器組合結構可靠性評定
8.2 關於螺栓應力數值模擬技巧——預緊力
8.2.1 套用預緊功能到單體剖分的緊固件
8.2.2 套用預緊功能到雙體剖分的緊固件
8.2.3 螺栓預緊分析示例
8.3 蠕變引起的張緊螺栓應力弛豫效應模擬技巧
9 管殼式換熱器典型元件強度計算數值方法
9.1 ANSYS分析功能簡介
9.2 ANSYS在管殼式換熱器殼體件設計中的套用
9.3 換熱器結構可靠性分析
9.4 換熱器中的接觸分析問題
9.5 基於ANSYS分析的換熱器零部件結構最佳化設計
10 模態法確定多孔板有效彈性常數技術與套用
10.1 引言
10.2 模態法確定多孔板有效彈性常數理論模型
10.3 模態法確定有效彈性常數數值模型
10.4 模態法確定多孔板有效彈性常數技術評價與套用
10.5 討論
參考文獻
前言
過程工業與化工、煉油、動力、冶金、航空、航天、輕工、製藥、食品、環保等工業領域緊密關聯。過程裝備是過程工業中裝置的主體，而壓力容器是過程裝備構成的基礎。壓力容器一般是由殼體、封頭、法蘭等基本零部件及管板等內部構件組成。隨著當今世界科學技術的迅猛發展，壓力容器技術也在不斷創新。壓力容器及其零部件的尺寸越來越大，操作壓力和對零部件強度的要求亦越來越高，結構和形狀也更趨複雜。因此，壓力容器零部件的應力分析關係到壓力容器運行安全可靠性和使用壽命問題。
有關壓力容器的應力分析與強度設計，先後已出版了許多相關的書籍。因此，壓力容器常規零部件的強度分析本書不再贅述，而僅對作者在多年的科研工作中所從事的某些與壓力容器強度相關的特殊零部件的應力分析進行了探討，給讀者提供在其他參考書中沒有涉及的解決特殊零部件應力分析的方法和工程套用公式。這是本書的一個重要特色。
