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全焊接球阀抵抗地震灾害能力分析研究

全焊接球阀抵抗地震灾害能力分析研究

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作者：杨繁隆四川轻化工大学

学位级别：硕士

全焊接球阀是石油、天然气/页岩气等介质长输主管线和支线系统阀控室的重要控制元件,对输送介质起到截断和分输作用,其安全性能直接影响长输管线系统的运行安全与能源保障。随着我国“西气东送”、“川气东送”、“三横四纵”输气工程... 详细信息

全焊接球阀是石油、天然气/页岩气等介质长输主管线和支线系统阀控室的重要控制元件,对输送介质起到截断和分输作用,其安全性能直接影响长输管线系统的运行安全与能源保障。随着我国“西气东送”、“川气东送”、“三横四纵”输气工程的运行与建设完成,在关键阀门系列产品打破国外垄断获得突破的同时,长输管线和配套装置元件抵抗地质灾害能力的研究,已成为我国大型装备工程建设与运行的重要领域之一。尽管我国是一个地质灾害和地震灾害频发的国家,与国外大型装备工程及配套产品抵抗地质灾害能力研究及应用相比,我国起步较晚,研究方法、手段及实践经验积累较少,这在一定程度上制约了我国大型装备工程的发展,如核电工程等。在这样的背景下,提出了大型装备工程系统抵抗地震灾害能力研究,本文重点针对长输管线用大型全焊接球阀系列产品及配套管线系统,在所配套管线不产生临界屈服极限前提下,采用基于模态(振型)分析的瞬态动力学方法,研究大型全焊接球阀产品及配套管线系统抵抗地震灾害的能力,探索瞬态动力学在全焊接球阀系列产品及配套管线系统抗震性能研究的应用技术及有效方法,为制定大型全焊接球阀系列产品抵抗地震灾害安全性技术指标规范,长输管线阀门国产化及长输管线的工程建设和安全稳定运行提供理论与试验验证依据。主要研究方法体现在如下几方面:1)以DN48"FW-600LB全焊接球阀及管配系统为研究对象,应用有限元分析计算手段,采用基于模态(振型)分析的瞬态动力学方法,获取振型特征频率,避免系统发生共振,为后续开展瞬态动力学分析研究,有效求解获得在地震动激励载荷作用下的瞬态动力学方程的响应创造条件。2)地震发生过程是一个典型的随机过程,如何有效确定地震动载荷激励,获得研究对象瞬态动力学方程的响应解,长期以来是地震工程研究的难题之一。本文用我国典型地震(汶川、九寨沟严重地震)的主要特征参数,生成地震动规范反应谱,再由地震动规范反应谱在PEER地震动数据库检索获取2条已发生相近的天然地震波,并通过Simqke gr软件模拟1条人工地震波作为研究对象随时间历程变化的载荷激励,采用瞬态动力学时程分析方法,引入振幅、频率、时程三大激励因素,并采用瑞利阻尼处理手段将非线性动力学方程组简化成线性独立的动力学方程组,最后应用ANSYS Workbench软件瞬态动力学分析计算模块(求解器),求解得到基于3条地震动地震波激励的时间历程响应,获取在1.3s时间历程点的应力特征。3)依据JB/T4732-1995(R2005)钢制压力容器-分析设计标准对压力容器分类及失效评价规范,可用于三类压力容器使用承压构件(附件)进行强度、应力、安全性评价。评价得出DN48"FW-600LB全焊接球阀及管配系统在设计使用工况条件下,具备抵抗汶川、九寨沟地震特征(8级烈度)的能力,不会产生功能失效。综上所述,论文开展的全焊接球阀抵抗地震灾害能力分析研究的方法、手段及评价规范,对大型装备工程抵抗地震灾害能力研究具有较好的借鉴意义。

关键词：全焊接球阀抗震特性瞬态动力学法安全性评价

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轴装制动盘摩擦振动动特性分析

轴装制动盘摩擦振动动特性分析

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作者：李炳升北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国高铁的快速发展,高铁取代传统旅客列车成为主流。高铁的运行时速不断增长,目前我国的高铁多以300km/h与200km/h运行,因为高铁运行速度快,所以要求具有稳定可靠的制动系统。高铁车辆基础制动装置大多采用盘形制动方式,其制动的... 详细信息

随着我国高铁的快速发展,高铁取代传统旅客列车成为主流。高铁的运行时速不断增长,目前我国的高铁多以300km/h与200km/h运行,因为高铁运行速度快,所以要求具有稳定可靠的制动系统。高铁车辆基础制动装置大多采用盘形制动方式,其制动的原理是采用闸片和制动盘之间的干摩擦作用使列车减速,在制动过程中,高频的摩擦会引发振动并伴随制动噪音,同时产生热效应,因此制动盘在制动过程中会受到复杂的载荷作用,对螺栓连接部位的可靠性会产生影响。国内外学者对于制动尖叫噪音问题的研究较为深入,现在普遍认为模态耦合理论是产生摩擦尖叫噪音的根源。摩擦振动与噪音有着较强的相关性,本文基于制动尖叫的模态耦合机理,建立了轴盘制动系统的有限元模型,按照真实情况考虑制动系统的边界条件和几何约束,进行有限元仿真。本论文通过复特征值法进行了频域分析,采用瞬态动力学方法进行了时域响应分析,以此研究制动系统的摩擦振动问题,仿真结果表明:(1)随着摩擦系数由小变大,不稳定模态数量逐步增多,且更容易激发低阶模态;摩擦系数继续增大,不稳定模态不会继续增多,但相同模态对应的复特征值实部增大,反映制动系统更容易发生自激振动现象;特征值实部随闸片弹性模量增大而显著增大,表明制动系统发生摩擦振动的趋势增加;特征值实部随着制动盘弹性模量的增大而减小,表明制动系统发生摩擦振动的趋势降低。(2)采用瞬态动力学方法得到制动系统加速度等参数的时域响应,制动摩擦区的频率构成相对复杂,参数分析发现,摩擦系数增大使得摩擦振动的幅值提高,但对摩擦振动主频影响较小;制动盘弹性模量增大会明显提高振动的主频;制动压力和转速对摩擦振动也有不同程度的影响。(3)根据长大下坡工况下的仿真云图,找到在制动盘、盘毂、螺栓的大应力位置,提取这些位置的应力时间历程得到它们在摩擦振动过程中的应力变化规律,证明预紧力对于削减摩擦振动的作用。

关键词：制动摩擦振动复特征值法瞬态动力学法螺栓可靠性 ABAQUS

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