煤气罐的应力分析与优化设计研究

叶煜松，尹飞鸿

(1. 常州工学院 机电工程学院，江苏 常州 213002; 2. 常州市特种加工重点实验室，江苏 常州 213002 )

煤气罐的应力分析与优化设计研究

叶煜松1，尹飞鸿2

(1. 常州工学院 机电工程学院，江苏 常州 213002; 2. 常州市特种加工重点实验室，江苏 常州 213002 )

摘要：对煤气罐进行了设计计算，建立了三维模型，运用有限元分析软件对煤气罐施加工作压力，得到了工作状态下煤气罐的应力值。根据应力分析结果对煤气罐的壁厚进行了优化分析，得到了设计序列、体积与迭代次数的关系曲线、厚度与迭代次数的关系曲线、最大应力与迭代次数的关系曲线,为其他压力容器的应力分析和优化设计提供了思路。

关键词：煤气罐；应力分析；优化设计；有限元分析

Research on Stress Analysis and Optimization Design of Pressure Vessel

YE Yusong1, YIN Feihong2

(1. Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002, China;

2. Changzhou Key Laboratory of Nontraditional Machining，Changzhou 213002, China)

Abstract:In the paper, the gas tank is designed and calculated, the three-dimensional model is established, and the stress value in the working state is obtained by of the finite element analysis software. The optimized design of wall thickness is completed according to the results of stress analysis, the design procedure, relationship curve of the number of iterations, volume, thickness and maximum stress are gotten. The result of design can provide a method for stress analysis and optimization design for the other pressure container.

Keywords:gas tank; stress analysis; optimized design; finite element analysis

0引言

随着原材料的制造技术、生产成本及使用过程控制手段的提高，机械设备一直采用轻量化技术优化结构、优选材料、优选加工方法，使其零部件和整机质量减轻，达到提高性能、节能减排、降低作业成本等综合效益的目的。压力容器在工程中用途广泛，数量众多，容器内介质复杂，且多数介质具有易燃易爆的特点，再加上工作环境恶劣，常有爆炸事故发生。所以，在保证受压元件有足够的强度及必要的安全裕度前提下，正确设计压力容器，是压力容器制造、使用的一个重要前提。现以YSP-35.5型钢制的移动式煤气罐为例，进行压力容器的应力分析与优化设计研究[1]。

1煤气罐瓶体的设计计算

煤气罐主要是由底座、瓶体、阀座、护罩、瓶阀等部分组成，如图1所示。……