復合材料壓力容器熱力耦合應力分析

陳思宇，張文華

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 8 3 0 0 1 1）

復合材料壓力容器熱力耦合應力分析

陳思宇，張文華

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 8 3 0 0 1 1）

壓力容器在我國社會活動中被廣泛應用，但是由于其自身具有易燃性和易爆性，也存在安全隱患。因此要嚴格管理壓力容器設計環節和制造監測環節，提高壓力容器運作材料質量，增加其制造安全性和規范性。本文主要就關于復合材料壓力容器進行分析。

復合材料；壓力容器；熱力耦合應力；研究分析

負荷材料壓力容器熱力耦合應力分析，包括對復合鋼板熱力耦合應力闡述分析，復合鋼板筒體應力分析、復合鋼板半球形設備進行應力估測等等，利用復合鋼板建模形式，利用數學公式進行運算，并對其運算結果進行驗證，構建限元體系，保證其運算數值相互吻合。

1 負荷材料壓力容器類型

經濟和科學技術不斷發展促進了我國工業化進程。例如，我國煤炭產業發展，需要具有一千攝氏度的容器設備。快中子方法的應用，要對高溫材料和容器設備安全性進行保障，進而給予容器設備材料性能更高要求。以往的金屬和塑料材料已經不能符合當下工業材料發展需求。隨著社會進步，符合材料應時而生，包括符合鋼板材料、纖維材料等等，在國內外廣泛應用。

1.1 復合鋼板容器裝置

把多樣化金屬材料進行整合，在整合后其表面之上的金屬材料部分，具有極強功能性和效益性。把母材和鋼板進行結合的材料，叫做復合鋼板，在工業化活動中發揮重要作用。隨著經濟和科學技術進步，工業化對不同材料要求越來越高，使得復合鋼板材料備受關注、包括受到建筑業、汽車制造業、化學制造業等等產業關注。依據壓力容器性能，在得到安全性保障前提下，對于其使用材料性能不必使用財務支出較高的金屬材料，可以利用抗氧化能力較強、財務支出較少，保證材料性能最好，保障質量同時降低財務支出的。復合鋼板出現在大眾視野。在壓力容器制造活動中，復合鋼板材料運用具有多樣性特點，利于利用不同制造手段，制作多樣化容器裝置。

1.2 纖維纏繞類型容器裝置

纖維纏繞類型容器裝置包括圓形裝置、筒形裝置、球形裝置和四方形裝置等等。其中，對于圓形裝置來說，其包括環形連接、豎直連接和螺旋連接著三種形式。纖維纏繞類型容器裝置具有以下幾個特點。其一，材料性能較高，比模系數較高。在比模系統和承載力相同情況下，來判斷材料重力和剛性能的材料。對其判斷結果顯示，復合材料具有高比強率，和傳統的壓力容器設備材料相比較，其不僅具有便捷性，也具有牢固性和穩定性，具有極高承載力。其二，可以對運作活動進行監管，增加壓力容器運作安全性。一旦纖維纏繞類型容器裝置外部不同環節伴有斷裂和性能降低情況，其不會隨即產生燃燒和爆裂行為，僅僅那會帶來液體流出現象。因此，為壓力容器運作活動中安全管理工作增添便利性，降低了惡性事件發生頻率。其三，簡單靈活。財務投入較少。其四，可以根據具體情況，進行壓力容器的構建。

2 熱力耦合應力闡述分析

2.1 復合鋼板熱力耦合應力闡述分析

復合鋼板容器設備是利用多樣化金屬表面構建，來進行壓力設備運作活動，達到任務發展目標。一般來說，其主要覆蓋層利用高質合金材料，其表層利用金屬材料進行構建，主要覆蓋層和表層之間，利用熱套等技術進行整合。復合鋼板具有較高性能，可以抵擋不同外來物體侵蝕，具有較高穩定性和安全性。其在不同工業活動中廣泛應用。如加氫設備制造活動中。對于復合鋼板熱力耦合應力進行分析，相關研究人員建立在壓力環境下，利用多層容器設備，研發了線彈構建導圖，利用這一模型進行應力分析。對于相互關聯的兩個層面應力，利用數學算法進行運算。相關學者也把自增強與縮套因素對復合鋼板熱力耦合應力影響考慮在內，以保證復合鋼板容器設備使用效果最大化，保證其使用壽命。其也分析了多樣化負載力和壓力環境中的圓形容器設備應力和筒形容器應力，給出狀態環境法判斷內壓力和扭曲變化力的應力。為了簡化運算環節，上文闡述均是把壓力設備轉為圓筒，沒有把慮封涵蓋在內。從實際運作活動來看，慮封對應力具有極大影響。尤其是在多樣化層次體系和負載力較大情況下。熱負載力也對復合鋼板人力耦合應力具有極大影響，其可以利用微分方法進行判斷和分析，利用有限元平臺進行結果檢驗和判斷活動。

2.2 復合鋼板筒體應力分析

對復合鋼板筒體應力分析包括以下幾個方面。其一，對復合鋼板筒體問題進行分析，為了滿足其在內力壓力和溫度壓力環境下，增強復合鋼板壓力容器的承載力，首先要對其運作活動進行假設構建，保證各個環節材料性能相同、各個環節緊密結合、物流理論和胡克理論符合、不同環節軸對稱等等。其二，進行基本運算。在保證上述條件下，利用基本方程進行運算，給出溫度數值和熱力變化差。其二，對邊界環節估測。其三，對應力進行計算。

2.3 復合鋼板半球形設備進行應力估測

對復合鋼板半球形設備進行應力估測，對這一環節進行估測和復合鋼板筒體應力分析環節相同。在對復合鋼板筒體應力分析和邊界環節估測后，展開復合鋼板熱力耦合應力運算，利用復合鋼板建模形式和數學公式進行運算，并對其運算結果進行驗證，構建有限元體系，保證其運算數值相互吻合。

3 復合材料壓力容器研究和分析

3.1 纖維纏繞設備構建體系

纖維纏繞設備構建包括以下幾個環節。其一，構建纖維纏繞設備的緊急管理技術。利用預緊手段，把內襯環節帶來的應力與任務載荷整合，進而降低應力壓力，增強纖維纏繞設備的壓力抵抗能力和重量承受能力，保證壓力容器設備安全性最大化。對于這一技術手段，通常利用纏繞手段進行構建，增加自緊前后壓力承受能力。其二，纖維纏繞設備的構建強度基礎，包括應力最大化理論、變強度最高原則、蔡希爾理論、霍曼夫理論等等。在不同科學理論和原則基礎上，增加纖維纏繞設備構建強度和理論性。

3.2 A N S Y體系非線性闡述

A NS Y體系非線性闡述，涵蓋以下幾個方面。其一總體構建非線性。總體構建非線性具有三種形式：狀態變化、幾何變化、材料變化。狀態變化包括對整個運作體系結構和分線性變化有關環節。幾何變化是因為受到影響，產生形狀改變現象，幾何形狀的變化會對非線性體系帶來影響。材料變化是指在受到變化力影響后，材料架構的非線性變化。其二，彈性力度闡述。在眾多項目中，其在運作時都會依據線性應力和改變應力結構和關系。當其逾越一定數值后，應力性質就會發生變化，進而帶來非線性現象。塑性具有不可以恢復特點，是和運作線路途經具有關聯線性，進而其運作順序對應力分析具有影響。其三，A NS Y體系非線性闡述。對于A NS Y體系非線性闡述主要是利用拉普森理論來闡述非線性現象。在拉普森努力下，把承載力劃分為多樣化步驟。利用拉普森理論進行運算，可以把每一個環節差值進行準確估量，如可以把回復力和承載壓力進行差值運算。進而進行非線性運算，監測其有沒有進行收斂。假使不能符合收斂要求，就會進行二次計算，重新構建矩形導圖，求出新的數值。A NS Y體系非線性具有多樣性特點，給出眾多收斂建議和舉措。A NS Y體系非線性在運作時涵蓋三個環節。首先，研究分析載荷步驟的形成時間和運作范圍，保證每一步伐都具有非線性特點。其次，在保證每個載荷步驟后，對其進行觀察和加載、運算，給出數值。最后整個A NS Y非線性系統會在每一個步驟內，來進行均衡運算保證收斂解。

4 結語

我國經濟飛速發展，促進了我國工業化進程，使得各行各業對不同壓力容器需求不斷增大，尤其是對復合材料壓力容器。包括復合鋼板容器裝置、纖維纏繞類型容器裝置、復合鋼板半球形壓力容器設備等等。其中纖維纏繞類型容器裝置包括三種不同形式，圓形裝置、筒形裝置、球形裝置和四方形裝置等等。不同類型復合壓力容器設備在不同工業活動中發揮極大作用，促進了企業發展，實現了資源合理配置，滿足我國可持續發展戰略。

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