基于ANSYS的CNG储气钢瓶的可靠性分析和疲劳分析

论文摘要

天然气清洁、高效,是国际公认的绿色能源。随着天然气时代的到来,压缩天气(CNG)技术已趋于成熟, CNG储气钢瓶是用来储存和运输压缩天然气的高压容器。目前,压缩天然气成为我国大力发展的气源。然而,近几年来,由于CNG储气钢瓶在制造、使用、检测保养等方面存在着种种缺陷,发生了不少爆炸事故。因此,为避免事故发生,应对CNG储气钢瓶进行分析研究。首先,本文用故障树分析方法对引起CNG储气钢瓶爆炸事故的原因进行分析,对尚未发生过的事故也可以进行预先分析,从而提出预防CNG储气钢瓶爆炸事故的对策。其次,本文采用理论计算的方法计算了CNG储气钢瓶的可靠度。再次,本文基于ANSYS软件对CNG储气钢瓶进行了应力分析,给出应力分布云图,并且提取了发生最大应力的节点号;基于应力分析的结果,采用ANSYS对CNG储气钢瓶进行了疲劳分析,结果显示CNG储气钢瓶在设置使用寿命内是有效的,其疲劳积累损伤系数小于1,说明其可以满足疲劳强度要求。最后,本文介绍了ANSYS有限元法在可靠性分析中的应用,给出了ANSYS进行可靠性分析的常用方法及分析步骤;并对CNG储气钢瓶进行了可靠性分析,基于ANSYS的分析结果,给出了CNG储气钢瓶的可靠度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 一、引言
• （一） 选题背景
• 1、CNG的作用
• 2、CNG的国内外使用情况
• 3、目前存在的问题
• （二） CNG储气钢瓶概述
• 1、 CNG储气钢瓶的主要工作参数及材质
• 2、 CNG储气钢瓶的制造
• 3、 CNG储气钢瓶的检测
• 4、 CNG储气钢瓶的发展及前景
• 5、 CNG储气钢瓶目前存在的主要问题
• （三） 本文的主要内容
• 二、CNG储气钢瓶失效的故障树分析
• （一） 故障树分析方法
• （二） 影响CNG储气钢瓶安全的主要因素分析
• 1、储存的天然气气质不佳
• 2、 CNG钢瓶材质不佳
• 3、人员操作不当
• 4、检测中存在的问题
• 5、监控措施失效
• 6、防范措施不够或防范设备失效
• （三） CNG储气钢瓶爆炸故障树分析
• 1、 CNG储气钢瓶爆炸故障树逻辑关系图
• 2、 CNG储气钢瓶爆炸故障树的最小割集
• 3、 CNG储气钢瓶爆炸故障树的结构重要度分析
• （四） 使用建议及应用推广分析
• 1、确保CNG储气钢瓶报警器灵敏可靠
• 2、控制硫化氢含量
• 3、加强CNG储气钢瓶材质研究
• 4、强调安全管理规程、加强操作人员的培训
• 5、加强储气装置检测技术的研究
• 三、基于概率理论的CNG储气钢瓶可靠性计算
• （一） 概述
• （二） 可靠度的概念
• （三） 可靠性中常用的概率分布
• 1、离散型随机变量的几种常见分布
• 2、连续型随机变量的几种常见分布
• （四） 压力容器的可靠性分析
• 1、可靠性分析的理论依据
• 2、压力容器的可靠性分析
• （五） CNG储气钢瓶的可靠度计算
• 1、随机输入变量的概率分布类型及参数的确定
• 2、 CNG储气钢瓶的可靠度计算
• 四、基于ANSYS的CNG储气钢瓶疲劳分析
• （一） 有限元软件ANSYS在化工机械中的应用
• 1、有限元软件ANSYS简介
• 2、 A NSYS的功能
• 3、 A NSYS的主要技术特点
• 4、 A NSYS的分析过程
• （二） 疲劳分析概述
• 1、疲劳破坏定义及影响因素
• 2、疲劳破坏特征
• 3、 S -N曲线
• 4、疲劳积累损伤系数
• （三） ANSYS在疲劳分析中的应用
• 1、 ANSYS处理疲劳的过程
• 2、基本术语
• 3、疲劳分析过程
• （四） 基于ANSYS的CNG储气钢瓶疲劳分析
• 1、问题描述
• 2、 CNG储气钢瓶的应力分析
• 3、 CNG储气钢瓶的疲劳分析
• 五、基于ANSYS的CNG储气钢瓶可靠性分析
• （一） 结构可靠性概述
• （二） 有限元法在可靠性分析中的应用
• 1、概述
• 2、概率有限元的基本原理
• 3、采用ANSYS软件的可靠性分析过程与步骤
• （三） 基于ANSYS的CNG储气钢瓶可靠性分析
• 1、问题描述
• 2、生成分析文件
• 3、可靠性分析
• 4、可靠性结果输出
• （四） 基于ANSYS的CNG储气钢瓶可靠性分析的结果与讨论
• 六、结束语
• 参考文献
• 在校期间发表论文清单
• 致谢