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浙江工业大学硕士学位论文
大型压力容器旋压封头设计优化及检測技术研究
作者姓名:张迪
指导教师:高增梁、盛水平
浙江工业大学机械工程学院
2012年12月
Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technology
for the Degree of Master
273266
Design Optimization andttesting Technique of Large
Spinning Pressure Vessel Head
Candidate: Zhang Di
Advisor: Gao Zeng-liang, Sheng Shui-ping
College of Mechanical Engineering
Zhejiang University of Technolog
Nov 20 12
浙江工业大学
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作者签名:立
日期:292年12月29日
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(请在以上相应方框内打“v
作者签名:5边
日期:2?2年12月2日
导师签名亮烯!日期:x0)年2月
浙江工业大学硕士学位论文
大型压力容器旋压封头设计优化及检测技术研究
摘要
封头作为压力容器的一个重要组成部分,它的质量直接关系着整个压力容器的结构
完整性。本文应用 ANSYS、 AUTOCAD、 Visual Basic等软件,对大型容器封头在设计、
优化以及检测中遇到的一些问题进行了分析研究,并提出了相应的解决办法。提出的问
题主要有:(1)封头的设计中,碟形封头能否替代标准椭圆形封头一直存在一定的争议;
()碟形封头优化问题:(3)GB150对封头的形状偏差、内直径和深度等尺寸偏差允许值
做了相应的规范,在传统的检测方法中是使用内测量板配上卷尺进行测量,工作量大且
测測量不够准确,大型的封头测量板厚重且容易变形。
本文主要研究内容如下:
1.采用 ANSYS软件对20余种不同形状参数碟形封头进行了有限元分析,以JB4732
分析设计标准为判据评定碟形封头强度及稳定性。结果表明:当旋压碟形封头与标准椭
圆形封头深度相同时,只要满足ASME规定的与标准椭圆形封头的形状偏差范围,就可
以认为其形状更接近于标准椭圆形封头,可以不考虑其加工方式,通过测量外形判断其
可以安全替代同材料、同壁厚的标准椭圆形封头。
2.应用大型通用有限元软件 ANSYS的优化设计模块,以强度兼顾稳定性为优化目
标,对碟形封头的球面半径R;及折边区转角半径r两个重要参数进行优化设计。优化结
果得出一种新的碟形封头,在保证强度的条件下提高了封头边沿的稳定性,对生产实践
具有一定的参考价值
3.激光测距和光电编码器的原理介绍引出了极坐标下的封头二维轮廓扫描,通过机
械转动平台的设计完成极坐标扫描的硬件条件,通过VB工具开发软件实现软件对硬件
的测控。软件测量结果与实际值进行比较,对软件进行重新标定,实验结果表明该测量
系统满足实际使用的要求。对系统中可能对结果有影响的因素进行分析,提出了改进意
见
关键词:封头,有限元,优化设计,激光测距,二维轮廓扫描
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