粒子加速器简体开方孔有限元分析
第 卷3第 5 3
期2
1年 1 0 02
月 化装 工备 术
1 技
应用7研究
粒
子加 器速体简开方 有孔 元分析限 魏
化 ¨ 中陶 林 李保 贺彦。 ,
(. 1武汉压力 容市器压管力道全技术研究安 心 中2汉武工程大学机 械工程学 .
摘
要某
粒子 速 加器筒 体 上开 方 形孔 一,与 方 法兰形锻件焊 。接常 规 计 方法没设 有容 对
器
要重区 域 的应 进力行 严格 而 详细应的力 析分 计 ,从算 而也 就 法无对由不 同载 引荷起的 、 对容
器 失效
不有同 影响 的应力加 以不 同 限的 制。运 用 限有元分析 软件 AS 对S某 子粒 速加 器开 NY
方 孔 应的 力 进模 行拟 析分 . 采用J 7 219 B 4 3 _ 9 对5 体 与方筒形 锻 件法兰焊 部 接进分行 强 校度
核.结果 表 明,度 强足满要 。 求 键关词 方形孔 应力 分 析 有 限元分析 压力容 器粒 子加 器速
图分 类号 TQ 中 00 5.
2F
n t e etAn lss o q e aoHe i irl c rlt r h l i i Ele mn ay niS u r l n P at Ac eee a os S e l c
e a h n oTB ln iHau z g o a oi L ia h Y en
bAt at T ee i a s u roe i h h l o at l e ea co ihh s e b l e t qa se r :c rh s q a hel n tes e fl pa ri aec l t rrh wc a e n wd d ei w usr c
l nhe fr gi f a go g n.T he cnv in l n i en mehd,i t bs nc o it y nt d it es rs c a to l o o o toe ad s g t o nhe a e f ercl s da e ld taes c l ua in fr mse
i otn ra , o ln t o p eis i b ersr t n o h t e s ih a e uc e y f drn od n a me rpa at s c e ud' r v d u tl et c nit e sr ss wc r h as d b eie t a sl a hdv ai o e f
de f te e e t n c ann rfi r T. e fi l met aay i o t r i rn f cs o o ti e a leh n t
e ne n l s sfu i e s wa eANS Ss ue o t s i t ln Y is df r s essm ua o r
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a yi o q ea h l n te pr ce ac lrtr s e lB4 31 9 s ao t df ri t in h c g io h nl s f a s r u eoi h a t l ceeao h l s i J 7 2—,9 5 i dp e o en stc ek n ft e y w
l i g p a eb te ns e l n q a ef ne a td r e l s hw t a th s n it us o t se ad . r e dn lc e we hl ad sur a , n gh e u t s hot e r s i e s ys i p t t nha d ls t ent
K ers S ur o S e sr n sl Fsn t l m e tn lssP es r esl; a i lc e ea os y o d w:q a eh l ;ets aa y i; i i e ne ay ;ir s u v eses P r ce a lr ctr e at
某
子粒加速 由器 配于管工艺 上要的 求采. 用方 形 整 锻 件 兰法 接 .连结其构形 如 图 式1 示所 。规 常的设计 方法 没有 对容 重要器区 域行 进 严 而详格 细
应的 力分 析计 算 ,从而 也 无 就法 对不 同载由 引起 荷的 对 、 容器失 效 不 同有影响 的 应 力 加以 不 同 的 限
制 压 力容 。分器 设计析通 解 析过法或数 值方 法 将,
种各外载或荷形变束约产生 应力分的计别算出来 , 然后进 行应 力 分 ,再类按不 同 的计 设准则 来 限制 , 保证 器 在使 容期用内 发生不 各种形式 的失 效分析
。设 计 常采通 用弹 应性 分力 和析 性塑 论 相结 理合 方的
图
1 方 形 法 锻 件兰
本
文 运用 有限元 分析 软 件 ASS 在 子 粒 速 加N
器Y结构计设 基础的上其对筒上体方的孔近的应力附 进模拟行析分 采用, J7 2 19 钢压制力容 B 34-9 《 器5—分—设计析准标》行进度强校核。结果 表明 , 方 形法兰设计是的理的合强,满度要足求 。
法
,服克了规设常的不计,可足应用于受各承载种 荷 任、何 结构 形 的式压 容力 设 计I器 1 1
魏化。中, 男1,5 95生年, 副教 。授汉市 武4 0, 7 。303
81
化 工装
备技 术
第 3 第期5 3
卷
建1 立 AN S S模Y型方 案
I 材 料常 数 基 本和假设 . 1 体简和 法 材料兰为 Q4 R,计 算 温度 8 35 O为 ℃ ,
计
压算为力0 P, 计算度温的下材料用应力 许 M.a 7
5 为 10 P 。M为了计算 器 方形 孔周 容围应 力布分 7 a一
‘
/
×
情况 ,根据受 力特点,将 计算型模了做一简定 : 化 ( 不考)虑简上其他开体孑对形方的影响 :孔 1L ( )不 考 封头虑 方形 孔对的影 :响 2
( )不 考 焊缝虑的过 渡圆 角。3
图 4 力应 矢量
简 体
内壁面 方形 和 的孔 内壁 受到 面0M7P. a 的 压内; 体 与封简头 触 接的 断面施 加平 面 载荷 P衡, 并 按式 ( 2)针 算 :2
n
何几尺模型如寸 2图 示。由所于实模型具有 左体右 对 的性质称,因 此 可以建二立 分 之一模型 模, 型单 元选 si用5 .如 图 元3所示 o l9 d
单P: —— — — — — — c +t 一 i 2 D )
i
(
) J
l23有 限元 格网划分 _ 有元限分析 中 网格 分划 建是 有 限元立模 非型
常要重 一的 个环 , 节格网 划分 的 坏好 将直接 影 响 计图
2 何几尺 寸 模 型
算结果 的精 确性。 根模 型据 结 的 尺寸构, 选用统 一的 元单 长度【 单。元 类 型用 sl 选5元 ,采 用 J3 io 单 d 9扫描体进行单 元网格划 分 , 如 5图示 。所网 划 分 格
后 共 有 8 93 05个 节和 1 点1 66 个9单元 。
一~ 一 … …一 一
图
3 实 模体型
在 SA 中 S均, 质 弹线性 体应 与 应 力变的关 NY
系可 式 用( )表 示 1 : { }】【“{ o = D )r 式中 — — 力应矢量 , 如 图所4 示; ( )1 图 5
网划格分
2计 算 结和应果力评 结定 论
应 A 用 SS进行应 分 力析 时 , 一 要般 过通 设 Y
N
{ 【r)y = o
Ooz r r y】
【J— 弹— 性刚 度矩阵 ; D
置
路 来 确定径 典 的评型 截 定 面典 型。 评定的截 面通 常应 包括由机 械 载荷 在结 不连续构部 位 产生 的 有、 高较 应 力强 的那些 截面 。度典型 步的骤为 : 首先 查 找显示在 应 强力 云度图上的高应 力 强 度 的区域 然,
s —引—起力的应变 应{,J {{ ) } £ =s一 ;
{} 。 — 总应 —矢 量变; { } £y £ £ ]T £=[ £ £ z£y
} 。{— 热— 应矢变 量 。
1 模型的 束条约件 和 型模的 载荷 2 . 于建由 二 立分之 模一型 .对 称 面采 取对 称 约 束 方。形 孔开 管接端 部约 束y方 位移向 。
后在结不构续连位选部取内壁面上相对外的个两 节 , 点设 置贯 穿壁厚 的 路 径,将数 据映射 到 径 上 路 ,
对 路 径 进再 线行 化处性 。基理于 述上 原则, 根 据 应力度 计强算 果结. 别分对简 体和方 形法 兰 进行 应 力评
定