新型绕丝式超高压容器极限载荷分析和优化设计.pdf

维普资讯 第 37卷 第 5期 石 油 化 工 没 备 Vo1．37 NO．5 2008年 9月 PETRO-CHEMICAIEQUIPMENT Sept． 2008 文章编号 ：1000—7466(2OO8)O5—0036—03 新型绕丝式超高压容器 极限载荷分析及优化设计 栾德玉 (青岛科技大学 机 电工程学院，山东 青 岛 266042) 摘要：推导出了新型绕丝式超高压容器环向和轴向极 限载荷的计算公式，根据等强度优化设计的 观点，确定了使容器的环 向和轴 向能够达到等强度设计的最佳缠绕倾角。 关键词：绕丝式超高压容器；极限载荷；优化设计；缠绕倾角 中图分类号 ：TH 49；TQ 051．3 文献标志码 ：A AnalysisofLimitLoadandOptimalDesignforNew W ire-woundedUltra—highPressureVessel LUAN De-yu (SchoolofMechanicalEngineering，QingdaoUniversityof ScienceandTechnology，Qingdao 266042，China) Abstract：Thecircularandaxiallimitloadcalculationofthenew typewire—woundedultra—high pressurevesselwasformularized．Basedonoptimaldesignmethodinstrength，thebestwoundan— glewasbeendetermined，andareinforcementofthevesselstrengthoncircularandaxialposition wasgained． Keywords：wire—woundedultra—highpressurevessel；limitload；optimaldesign；woundangle 在新型绕丝式超高压容器 中，绕丝层之间在预 层随内筒轴向伸长时，绕丝层内径有缩小的趋势，由 拉应力和内压力的作用下 ，存在较大的接触应力 ，绕 于 内筒的阻碍作用 ，将引起附加的径 向应力 ；当绕丝 丝层的变形也不一致 。这种变形不一致的倾 向会随 层随内筒一起径向膨胀时，绕丝层轴 向有缩短的趋 着压力的升高而加剧 ，在菱形绕丝楔形接触面上就 势 ，这种趋势将受到 内筒的阻碍作用。这 2种 同时 会产生摩擦切应力 r，r与径 向应力 成正比，还与 存在 、相互影响、相互制约的作用保证了绕丝层可与 摩擦因数 ，成正 比。在绕丝层之间，摩擦力使绕丝 内筒一起承压，只要选择合适的内筒厚度和钢丝缠 绕倾角，绕丝层就可处于平衡状态 。文中对容器 的 同时承受沿绕丝长度和宽度方向的作用力，使容器 的环向和轴 向都得到加强 。从另一角度分析，这种 极 限载荷进行了分析并推导 出其计算公式 ，对绕丝 式超高压容器的结构设计具有一定的指导意义。 摩擦力可调整容器的应力分布，降低容器 内筒的最 高应力水平，即由于摩擦力的作用，容器 内的一部分 1 容器的极限载荷 应力转移给了绕丝层，从而使容器沿壁厚方 向的应 力分布趋于均匀化。