含凹坑缺陷常压铁路罐车应力及疲劳寿命分析

论文摘要

随着我国经济飞速发展,危化品的使用范围越来越广,有着许多的危化品均采用铁路运输方式,硫酸罐车是我国铁路交通运输的重要组成部分,主要用来运输某些危化品如：浓硫酸,浓碱等化工原材料。随着危化品运输量急剧增加,与之相关的安全事故也时有发生,造成了很大的经济损失和社会影响。危险化学品铁路运输的安全问题已经引起了人们的高度重视。工程实践表明,危化品铁路罐车易于产生诸如局部腐蚀、大面积腐蚀减薄、表面裂纹、凹坑等缺陷。目前,由于我国还缺乏对上述缺陷失效模式、形成机理及其失效安全评定方法细致而深入的调查与研究,在我国尚未形成明确针对这类常压铁路罐车失效模式及其安全评定的标准和规范,尤其是没有这类危险化学品常压铁路罐车具体的定期检验规程,给危化品常压铁路罐车的使用管理和定期检验的相关人员带来了一定的困难。常压铁路罐车属于移动容器,在其凹坑处将产生应力集中,并有可能引起裂纹并引发开裂,严重影响了罐车的安全使用。凹坑缺陷属于体缺陷的一种,对其进行应力析不易使用常规的方法。本文结合常压铁路罐车的工程实例,采用大型有限元分析软件——ANSYS软件对常压容器内的凹坑缺陷进行应力分析,参考了GB/T19624-2004《含缺陷压力容器安全评定其罐陷进行表征及铁道部标准TB1335-1996《罐车使用强度》中罐车受力强度分析的规定,利用有限元分析软件ANSYS,分析了不同深度、不同大小的凹坑缺陷的应力大小及其变化规律。结果表明,在静载的作用下,凹坑尺寸增大,应力递减；在第一工况和第二工况时,凹坑尺寸增大,应力亦呈增大趋势；同时也分析了其疲劳使用寿命,在一定范围内,其疲劳寿命满足要求。为常压铁路罐车的管理使用提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 铁路罐车及危险化学品运输
• 1.1.1 我国危险货物的铁路运输
• 1.1.2 国内对于危险化学品运输的管理现状
• 1.2 国内外罐车发展概况
• 1.2.1 国外罐车发展概况
• 1.2.2 国内罐车发展概况
• 1.3 国内罐车使用现状及腐蚀原因分析
• 1.3.1 国内罐车的腐蚀情况
• 1.3.2 罐车腐蚀原因分析
• 1.4 本论文研究内容
• 第二章 安全评定及相关规程
• 2.1 国内外安全评定研究
• 2.1.1 国外含缺陷压力容器安全评定发展与研究现状
• 2.1.2 我国压力容器管道安全评定研究现状
• 2.2 我国安全评定规程概述
• 2.3 缺陷评定的断裂力学原理
• 2.4 疲劳寿命
• 2.4.1 疲劳寿命在国内外的研究现状
• 2.4.2 疲劳设计方法在工程中的应用
• 2.4.3 疲劳寿命的影响因素
• 2.4.4 压力容器的疲劳失效
• 2.5 本章小节
• 第三章 计算模型选取及罐车受力分析
• 3.1 坑缺陷安全评定相关规定
• 3.1.1 安全评定准备工作
• 3.1.2 评定的方法和使用条件
• 3.1.3 评定的程序
• 3.1.4 材料性能数据的确定
• 3.2 酸碱罐车主要参数及结构型式
• 3.2.1 车体的主要技术参数
• 3.2.2 酸碱罐车的结构型式
• 3.3 安全评定的凹坑尺寸选取
• 3.4 酸碱铁路罐车受力分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 含凹坑缺陷常压罐车受力有限元分析
• 4.1 有限元的理论基础
• 4.1.1 有限元法的分析过程
• 4.1.2 有限元法的力学模型
• 4.2 有限元软件ANSYS简介
• 4.3 计算模型的建立
• 4.4 计算结果统计
• 4.5 本章小结
• 第五章 疲劳寿命分析
• 5.1 疲劳载荷与疲劳极限
• 5.1.1 疲劳载荷
• 5.1.2 低循环疲劳S-N曲线
• 5.1.3 利用疲劳曲线计算疲劳寿命
• 5.1.4 疲劳分析的免除
• 5.2 ANSYS疲劳计算
• 5.3 计算结果统计
• 5.4 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果