超高压试验装置的应力分布方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超高压试验装置的应力分布方法，先分析各部件的载荷情况，然后计算其各应力，最后按分析设计方法进行应力限制，即设计应满足在最严峻的载荷组合以及应力强度极限下的各项适用要求。改善了装置的应力分布，提高圆筒的承载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超高压试验装置，尤其涉及一种超高压试验装置的应力分布方法。
技术介绍
超高压试验装置的应力分布特点是三个主应力中，周向应力最大，周向应力的分布又以内壁应力最大，而沿壁厚分布很不均匀，随着径比的增大，不均匀的程度更为严重。根据这些应力特性，超高压试验装置在考虑如何降低操作时的应力水平时便不能单纯从增加厚度、提高材料的强度来考虑问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种超高压试验装置的应力分布方法，解决了现有技术中应力分布不均匀的问题。本专利技术的技术方案包括如下步骤：步骤1、先将双层装置缩套好之后再进行自增强处理，根据工作内压pi、材料屈服极限бs、强度极限бb、弹性模量E、超高压装置半径ri，计算径比k值，取爆破安全系数nb=2.5；则爆破压力为：PB=nbp1；由Faupel-Furbe公式：PB=(2/√3)*бs*(2-бs/бb)*lnk得lnk=0.3613；所以k=e^0.8583=1.435；超高压装置外径r0=kri，则得出超高压装置的内外直径Di和Do；步骤2、确定自增强条件和初始屈服压力以及最佳弹塑性界面半径；由于超高压装置在工作过程中，高压液体的温度最高不超过200℃，因此高压钢材料的弹性模量可近似认为弹性模量保持不变；最佳弹塑性界面半径为：rc=riexp（√3Pi/2бs）；A=2ln（rc/ri）；B=e^A；所以，可得最佳自增强压力PA=бs（1+A-B/k^2）。本专利技术的优点效果如下：为了改善装置的应力分布，提高圆筒的承载能力，采用自增强处理与缩套装置相结合；自增强圆筒的最大优点是施加工作内压后，应力最大的内壁应力降低了，应力分布比较均匀，全部应力维持在弹性范围内，弹性操作范围扩大，弹性承载能力提高。通过确定径向几何尺寸，确定自增强条件和初始屈服压力以及最佳弹塑性界面的半径，进而求出最佳自增强压力，同时分析了双层缩套装置的应力计算条件，得到最大过盈量的计算公式。根据装置的结构特点和工作参数，先将双层装置缩套好之后再进行自增强处理，筒壁中缩套引起的残余应力与自增强引起的残余应力将相互影响，弹塑性界面的半径由缩套工艺与自增强半径共同决定。将自增强处理与缩套装置相结合的优点是对一定的强度要求可以更好地利用材料，减少层数。具体实施方式实施例已知条件为：工作内压pi=160MPa，材料3Cr13屈服极限бs=835MPa，强度极限бb=980MPa，弹性模量E=2.06x10^5MPa，超高压装置内径（半径）ri=23/2=11.5mm。1.估算径比k值，确定超高压装置的尺寸：取爆破安全系数nb=2.5；则爆破压力为：PB=nbp1；由Faupel-Furbe公式：PB=(2/√3)*бs*(2-бs/бb)*lnk；得lnk=0.3613；所以k=e^0.8583=1.435；由于超高压装置内径（半径）为ri=1500mm；则超高压装置外径为：r0=kri=2152.5；因此，超高压装置的内外径（直径）分别为：内径（直径）：Di=3000mm；外径（直径）：Do=4305mm。2.确定自增强条件和初始屈服压力以及最佳弹塑性界面半径；由于超高压装置在工作过程中，高压液体的温度最高不超过200℃，因此高压钢材料的弹性模量变化不大，可以近似认为弹性模量保持不变。最佳弹塑性界面半径为：rc=riexp（√3Pi/2бs）=1770mm；A=2ln（rc/ri）=0.331；B=e^A=1.39；所以，可得最佳自增强压力：PA=бs（1+A-B/k^2）=316MPa；因为Ps=248MPa,Pf=2бs*lnk/√3=348MPa,k＜2.2,△P=PA=316MPa＜Pf=348MPa，△P＞Ps；所以，该超高压装置自增强后不会出现反屈服现象，方案可行。本专利技术先分析各部件的载荷情况，然后计算其各应力，最后按分析设计方法进行应力限制，即设计应满足在最严峻的载荷组合以及应力强度极限下的各项适用要求。对于齿盖和端部法兰的齿根等一些过渡圆弧引起的应力集中，以按常规方法求得的轴向应力或弯曲应力乘以应力集中系数所得的应力值作为疲劳强度评定的依据。对于承受纯剪切的一次平均切应力应限于0.4Sy；在设计条件下的最大一次切应力，不包括在扭转作用下实心圆形截面边缘处的应力集中，应限于0.57Sy;最大设计载荷作用平均挤压应力限于在设计温度下的屈服强度Sy。本文档来自技高网...

【技术保护点】
超高压试验装置的应力分布方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、先将双层装置缩套好之后再进行自增强处理，根据工作内压pi、材料屈服极限бs、强度极限бb、弹性模量E、超高压装置半径ri，计算径比k值，取爆破安全系数nb=2.5；则爆破压力为：PB=nbp1；由 Faupel‑Furbe公式：PB=(2/√3)*бs*(2‑бs/бb)*lnk；得lnk=0.3613；所以k=e^0.8583=1.435；超高压装置外径r0=kri，则得出超高压装置的内外直径Di和Do；步骤2、确定自增强条件和初始屈服压力以及最佳弹塑性界面半径；由于超高压装置在工作过程中，高压液体的温度最高不超过200℃，因此高压钢材料的弹性模量可近似认为弹性模量保持不变；最佳弹塑性界面半径为：rc=riexp（√3Pi/2бs）；A=2ln（rc/ri）；B=e^A；所以，可得最佳自增强压力：PA=бs（1+A‑B/k^2）。

【技术特征摘要】
1.超高压试验装置的应力分布方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、先将双层装置缩套好之后再进行自增强处理，根据工作内压pi、材料屈服极限бs、强度极限бb、弹性模量E、超高压装置半径ri，计算径比k值，取爆破安全系数nb=2.5；则爆破压力为：PB=nbp1；由Faupel-Furbe公式：PB=(2/√3)*бs*(2-бs/бb)*lnk；得lnk=0.3613；所以k=e^0.8583=1.435；超高压装置外径r0=kri，则得出超高压装置的内外直径Di和Do；步骤2、确定自增强条件和初始屈服压力以及最佳弹塑性界面半径；由于...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛菲，陈薪宇，慕静文，
申请(专利权)人：沈阳航天新光集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21