文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
舰用冷凝器水室大开孔结构强度及优化设计研究
姓名:徐岩
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:郑洪涛
20070301
摘要鉴于核动力装置高功率密度、高效率的要求,大型化、经济性、高安全可靠性是主冷凝器的发展方向。以椭圆型封头为主体的主冷凝器水室结构可以满足机组各方面的性能要求而得到广泛应用。随着机组功率增加,封头上接管尺寸增大,研究设计即满足强度性能要求经济性又好的大开孔椭圆封头结构对提高机组总体性能至关重要。由于椭圆封头大开孔接管结构的复杂性,寻求理论解非常困难。到目前为止,有关大开孔结构的理论研究成果还不能直接用于实际工程设计。随着有限元技术的发展和分析设计规范的逐步完善,对椭圆封头大开孔接管结构采用应力分析设计已成为可能。以有限元精确计算为基础,利用成熟的弹性应力分类和分析评定方法,有限元应力分析己逐渐成为解决大开孔结构强度问题的有力手段。本文针对双接管椭圆封头结构,分别以平齐式和内伸式接管补强结构为研究对象,采用三维有限元数值分析技术,较全面地研究了各补强结构的应力分布特点及规律;分析讨论了内、外焊缝和内伸长度等因素的补强作用;通过对各种补强结构补强能力的对比分析,提出了效果较好的补强结构,并通过分析设计对该结构的经济合理性做出了评价。本文通过电阻应变测量的方法有效验证了有限元计算方法的可行性和可靠性;误差原因的分析和结论将为实际产品的设计和制造起到重要的指导意义。本文利用有限元与优化技术相结合的方法,对具有最佳补强效果的补强结构进行了三维实体结构优化设计研究,优化分析结果证实了结构优化设计法在解决大开孔椭圆封头设计上的有效性,同时也为其他复杂结构的设计提供一个科学实用的设计方法和设计手段。关键词:椭圆封头;大开孔双接管结构;有限元;分析设计;结构优化哈尔滨工程大学硕士学位论文
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作者┳:鸶哈尔滨工程大学学位论文原创性声明期:州年岁月/锢本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日
第滦髀课题的背景及意义核潜艇具有水下待机时间长、隐蔽性好和攻击强等特点,在战场不断趋向透明的信息化战争中,水下战场仍将具有很大的不透明性,攻击型核潜艇将成为未来海战最可怕的水下杀手。世界各国海军都根据本国的战略需要,大力发展深潜核潜艇,其动力装置需具备大功率、低噪声、高功率密度、高安全可靠性和安静性等性能。目前,美国所研制的攻击型核潜艇蚐,轴功率分别达到,潜深均超过,俄罗斯“阿库拉”级核潜艇轴功率为钚卵兄苹榈牡セβ士纱,潜深可达相比之下,我国核潜艇研制滞后许多,核潜艇潜深较小,功率单一,无法满足不同作战要求;与美、俄等军事强还存在相当大的差距。主冷凝器是核动力二回路的关键设备,其水室又是大型通海设备,有多个接管或开孔,承受内压,工作载荷脉动循环,承受疲劳冲击。随着功率增加,冷凝器水室尺寸加大,形状结构更加复杂,而冷却水流量增加,导致水室接管尺寸也相应增大,造成水室本体开孔加大。而大潜深又要求冷凝器水室具有更高强度、更高韧性和有良好的耐海水腐蚀性等综合性能,所有这些操作条件都给冷凝器水室的设计带来很大难度。而结构和材料是决定水室综合性能指标的主要因素。随着我国材料研究的进展,我们可以选用既耐蚀又高强的材料来解决耐蚀问题,同时还可以有效改善冷凝器水室的承压能力。此外,在材料相同的情况下,水室的结构形状对水室强度也有很大影响,采用合理的结构形式和补强措施可以保证水室在满足强度的前提下,具有良好的经济性能。由于受机组空间的限制,舰用冷凝器水室本体通常采用椭圆形封头形式。长期以来,对于小直径接管的受压容器,主要以常规设计为主,参照常规设哈尔滨工程大学硕士学位论文。
计标准与规范进行,这类标准有我国的陡种蒲沽θ萜鳌罚拦鶤《锅炉及受压容器》,日本沽θ萜鹘峁埂返取39嫔杓是以弹性失效为设计准则,所谓弹性失效是认为容器只有完全处于弹性状态时才是安全的,一旦结构内某一点计算的最大应力进入塑性范围,即达到或超过材料的屈服极限,整个容器就认为是失效了。这种设计准则来源于施加静力载荷的构件,以其平均应力作为设计基础,对容器总体或局部结构的不连续应力和因多次受载时发生的交变应力不做精细计算,而对于大开孔的水室结构,当开孔尺度较大时