高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响

高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响

一、高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响(论文文献综述)

闫本领,闫晓强,毛松林,刘斌,薛理政[1](2017)在《高炉炉壳应力的仿真与研究》文中提出高炉炉壳是一种特殊的高温工作容器,工作中承受着十分复杂的应力场,特别是在高炉强化冶炼的工况下,应力状态变得更加复杂,当应力超过炉壳材料本体或焊缝等强度时就会出现炉壳裂缝或崩裂等事故发生,导致重大经济损失,甚至严重威胁人身安全。因此,对高炉炉壳应力的仿真与研究具有非常重要的意义。本文通过对高炉炉壳建立相关模型,进行仿真分析,为高炉新建,维护,修复等方面提供技术指导。

薛曦[2](2016)在《基于ANSYS的大型高炉炉壳结构有限元分析》文中进行了进一步梳理随着我国冶金产业的快速发展,高炉整体结构也逐渐大型现代化,然而我国目前高炉钢结构设计依然停留在以经验为主,计算为辅的阶段,相关技术规范以及标准也并不系统健全。因此,本文有必要对高炉壳体通过运用有限元程序进行分析研究。本文以山东钢铁股份有限公司日照钢铁精品基地炼铁厂1#5100m3容积炼铁高炉炉壳为背景,根据相关研究成果、国家规范要求以及工程专业委托书所提供设计方案,采用ANSYS大型有限单元分析程序,建立高炉壳体三维实体有限元计算模型,分析高炉在正常工作状态下壳体整体和局部应力、应变分布,并对高炉炉壳进行模态分析及地震作用时程反应分析。论文具体研究内容如下:(1)利用大型有限元分析软件ANSYS,建立壳体参数化有限元模型,并根据工艺要求,按正常工作情况在壳体上模拟施加各类荷载。(2)对炉壳在设备荷载、整体升温效应、炉壳内外10℃温差作用、炉内铁料活荷载、气体及渣铁压力荷载以及内衬膨胀力载荷六种荷载分别在正常工作情况下产生的应力及应变情况进行分析。(3)对高炉炉壳进行动力分析。首先进行了模态分析,获得壳体的自振频率、振型,然后对高炉壳体输入Elcentro波、唐山波SN以及兰州波1,经过时程反应分析,求得各类地震效应参数。通过以上研究,验证此高炉炉壳设计的可靠性。

刘奇[3](2016)在《高炉铜冷却壁和铜钢复合冷却壁热变形研究》文中进行了进一步梳理高炉炉腹、炉腰及炉身下部区域炉体冷却壁寿命是决定高炉寿命的重要因素。国内外高炉普遍应用传热性能优良的铜冷却壁,但铜冷却壁已经出现了水管开裂和热面破损问题,有关铜冷却壁水管开裂和热面破损产生的机理缺乏定量化分析。以降低铜冷却壁制造成本和克服铜冷却壁水管焊接难题为目的开发的铜钢复合冷却壁的铜钢界面存在应力集中问题,铜钢界面位置的安全性成为铜钢复合冷却壁应用的限制性环节。因此,本文针对冷却壁在高炉中的不同工况条件,详细研究了高炉铜冷却壁和铜钢复合冷却壁的热学和力学行为。(1)通过铜冷却壁传热及热弹性数学模型,分析了无渣铁壳覆盖条件下铜冷却壁的热变形行为,并在考虑水管安装方式情况下,分析了铜冷却壁水管之间柔性水管连接、刚性水管连接及受到炉壳开孔约束条件下水管的热应力分布和热变形行为,并讨论了高炉铜冷却壁水管安装用炉壳开孔的合理直径。(2)建立了铜冷却壁非稳态传热、热弹塑性变形和热疲劳分析数学模型,在考虑水管根部焊接结构的基础上,详细分析了渣铁壳脱落-形成过程中铜冷却壁的热变形行为及塑性累积情况,并对铜冷却壁进行热疲劳寿命预测,重点分析铜冷却壁水管的热疲劳行为。(3)通过铜钢复合冷却壁传热及热弹性数学模型,研究了无渣铁壳覆盖条件下铜钢复合冷却壁的传热性能、热变形行为及铜钢界面的受力状态,并在考虑铜钢复合冷却壁水管安装方式条件下,分析了铜钢复合冷却壁水管的受力状态。研究结果表明,铜钢复合冷却壁具备铜冷却壁的传热性能,铜钢复合冷却壁的热变形程度要大于铜冷却壁,铜钢界面边缘区域受到铜钢复合冷却壁厚度方向的拉应力作用。结构优化后,铜钢复合冷却壁的热变形程度小于铜冷却壁,且铜钢界面由受拉转为受压。(4)对铜钢复合冷却壁进行了热态试验测试,检测不同煤气温度下铜钢复合冷却壁的温度分布及应变分布,并根据热态试验条件,计算了热态试验条件下铜钢复合冷却壁的温度及应变分布,计算结果与试验测量结果基本吻合,验证了铜钢复合冷却壁热弹性数学模型的准确性。(5)建立了铜钢复合冷却壁热弹塑性-蠕变变形数学模型,研究无渣铁壳覆盖条件下铜钢复合冷却壁蠕变变形过程中的热变形行为,并对铜钢复合冷却壁蠕变变形过程中铜钢界面进行了受力分析,分析了蠕变时间和煤气温度对铜钢复合冷却壁蠕变变形过程中热变形行为及铜钢界面受力状态的影响。结果表明,铜钢复合冷却壁蠕变变形过程中,蠕变应变先迅速增加后缓慢增加,但其上应力先迅速减小后缓慢减小。蠕变变形后铜钢复合冷却壁热变形程度增大,但仍小于蠕变变形后铜冷却壁的热变形程度。蠕变变形后,铜钢复合冷却壁铜钢界面应力集中程度减小。蠕变时间增加,蠕变变形后铜钢复合冷却壁弯曲变形程度减小,铜钢界面应力集中程度减小。煤气温度升高,蠕变变形后铜钢复合冷却壁弯曲变形程度和铜钢界面应力集中程度增大,但增加幅度较小。

刁现伟,李洪光,刘巍,王兆村,王岩禄[4](2014)在《高炉炉壳有限元分析及冷却壁开孔对壳体应力的影响研究》文中指出国家标准GB 50567—2010《炼铁工艺炉壳体结构技术规范》第7.2.3条强制性条文对高炉炉壳开孔截面面积比例及孔间边缘的净距进行了规定。根据炼铁工艺专业的要求,有的现役高炉,炉壳冷却壁开孔截面面积及孔间边缘的净距不能满足该强制性条文的规定。通过冷却壁开孔对高炉壳体应力的影响分析,研究冷却壁开孔间距对高炉壳体局部应力的影响规律,对冷却壁开孔构造提出建议。结合某2 280 m3高炉,采用有限元分析软件MIDAS-FEA,按照实际的冷却壁开孔对高炉炉壳进行建模,分析冷却壁开孔对高炉壳体应力的影响。

张琪锋[5](2014)在《新钢8#高炉易地大修炉壳设计与制造的应用研究》文中认为本课题首先从炼铁工艺出发,探讨高炉结构、高炉内型,分析炉壳工厂平板开孔的优点,指出高炉炉壳工厂平板开孔技术是炉壳制造的发展趋势。本课题对新钢8#高炉易地大修炉壳开孔从钢板材料选用、板厚设计计算、炉壳分带、分段设计、坡口设计方面进行前期技术性开发。给出了板厚计算的二种计算方法、公式,得出合理的设计参数。高炉炉壳孔型展开设计是本课题研究的首要重点。从展开图原理出发,得出炉壳平板开孔计算原理、方法,对开孔直径,展开图中开孔纵向、横向位置进行详细分析计算,具体对螺栓孔,进水水管孔和铸铜冷却壁孔位置按直段、锥段进行展开计算,并提出展开孔型计算机放样绘图的流程。高炉炉壳加工制作工艺方案设计是本课题研究的另一重点。从数控下料、坡口加工、平板开孔、滚圆、预安装等工序逐一分析,指明工艺重点、设计工艺参数。对滚圆设备进行了能力换算计算和滚轴下降调整量计算。工艺方案对实际生产、加工具有指导性作用,顺利完成炉壳开孔数量多、钢板厚度规格多、开孔尺寸规格多、孔型形状规格多“四多”工程的加工制作。通过设计、分析,得出主要结论:1.新钢8#高炉易地大修工厂平板开孔技术可以显着缩短加工工期,为高炉现场施工提供便利;2.数控火焰切割与计算机辅助设计技术有效结合使用,彻底改进传统手工号料、放样的工艺方案,成效显着;3.高炉炉壳平板开孔技术可以满足高炉高温度、高炉压、高热疲的使用工况要求;4.相比传统工艺,炉壳平板开孔技术可提高冷却设备安装效率一倍以上,缩短工期20天。炉壳平板开孔技术的成功应用,增强了公司高炉设备市场竞争力,在行业内处于较先进水平。

杨新龙[6](2012)在《热—结构耦合作用下高炉炉壳厚度优化分析》文中认为高炉炉壳是炼铁高炉结构重要组成部分,对高炉安全生产有关键作用。随着高炉结构不断向大型化发展和冶炼技术、强度不断提高,对炉壳设计要求越来越高。而国内很多设计单位还是沿用原有经验公式进行设计,包括《炼铁工艺炉壳体结构技术规范》中厚度计算方法也仅仅是对原有经验的归纳总结,缺乏足够的理论依据。开展高炉炉壳高温、高压等复杂工况下性能研究,探讨热-结构耦合作用下高炉炉壳合理厚度,对推动行业进步和安全生产具有重要的社会效益和工程价值。本文运用有限单元法,结合壳体理论和优化理论,借助大型有限元分析软件ANSYS,并按照《炼铁工艺炉壳体结构技术规范》要求建立炉壳有限元模型,设置炉壳厚度为变量实现模型参数化。根据炼铁工艺荷载值,施加煤气压力、炉料压力、温度作用等荷载,得到炉壳在温度场、重力场以及热-结构耦合场作用下的力学和变形图;进一步分析发现热-结构耦合作用中温度作用引起变形较大需得到合理释放,设计炉板底带时需要考虑整体升温的影响;煤气压力和渣铁压力对组合应力强度贡献最大,其它荷载贡献基本相当。依据规范对炉壳各板带应力强度要求,利用ANSYS优化模块对高炉进行分部优化后得到了合理厚度,总用钢量比常用厚度减少25.2%,比规范公式减少4.5%;优化后与规范公式相比:炉身段及其上部比规范厚度要小,炉腰、炉腹、风口段基本相当,铁口炉缸段要大。分析铁口炉缸段厚度需要变大主要是因高炉大型化后煤气压力和死铁层深度增加造成的,这与当前高炉破坏多发生在炉缸段状况相吻合。优化值可作为确定炉壳厚度的重要参考;分析方法可应用到类似特种结构设计中。

王兆村[7](2012)在《大型高炉炉壳结构整体弹性有限元分析》文中研究说明本文以首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂炼铁工程5500m3高炉为背景,对高炉正常生产状态下作用于炉壳上的荷载类别、范围及方式进行了分析,建立了5500m3高炉炉壳整体三维壳体有限元分析模型,分析了正常生产状态下炉壳整体及局部的应力分布状态及变形特性,探讨了各类大孔对炉壳产生的影响,根据分析结果,对炉壳板厚、开孔形式及尺寸等方面提出合理建议。本文研究内容及成果体现在以下几个方面:(1)荷载资料及分析将高炉正常生产状态下作用于炉壳上的荷载进行分类,与已有荷载方面的成果及资料进行对比分析,通过与炼铁专业交流的方式确定各类荷载的作用方式及范围,同时确定风荷载及水平地震作用的相关计算参数。(2)炉壳整体三维有限元分析模型的建立根据炼铁专业提供的炉壳外形及开孔资料,分别采用MIDAS及ANSYS两个大型通用有限元分析软件建立炉壳三维壳体整体模型,综合考虑各方面因素进行模型的单元划分,并将各类荷载按其作用方式及范围分别施加于单元划分完毕的结构整体几何模型上,形成最终分析用的整体有限元模型。(3)计算结果分析基于相关资料及研讨结论确定荷载组合方式。通过两不同软件各工况组合后计算结果的对比,确定计算结果的准确性。并基于该计算结果对炉壳的应力状态和变形特性进行分析及评价。(4)结论及建议在计算分析的基础上,对炉壳所用板厚的合理性及各类大孔对炉壳产生的影响程度进行评价,给出合理性建议。

李健[8](2010)在《大型高炉炉壳地震反应分析》文中进行了进一步梳理炉壳是高炉的外壳,主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封作用,它是高炉钢结构重要组成部分。本文运用有限元分析方法和壳体理论以及地震反应理论,借助大型有限元分析软件ANSYS,建立大型高炉炉壳有限元分析模型,全面地分析了高炉炉壳在静力和地震作用下的工作性能。论文研究工作主要包括:(1)全面地分析了高炉炉壳在重力荷载、煤气压力、渣铁压力及温度效应等各种荷载与作用下的工作性能,得到了高炉炉壳正常工作情况下的应力分布规律。(2)对高炉炉壳进行了模态分析,得到了高炉炉壳自振频率、振型等动力参数。通过输入ELCENTRO波,对炉壳进行了时程反应分析,得到了高炉炉壳在8度地震下,位移、应力、基底反力等地震反应参数。论文得到的主要结论如下:(1)静力作用下,对应力贡献最大的是高炉煤气压力和渣铁压力。炉壳基本处于弹性状态,其中上部应力小于下部应力。在高炉开孔处都出现了应力集中现象,铁口边缘达到了最大应力。除了局部开洞影响外,炉壳最大应力发生在铁口下段。对位移贡献最大的是温度荷载。(2)地震荷载作用下,炉壳各部分受影响较小,都处在弹性阶段。最大位移发生在炉顶,最大应力发生在风口处。通过频谱分析得到,位移最大值发生在1.17Hz。通过对炉壳上下各段的时程曲线得出,一般地震下,可以将炉壳看做是一个整体。本文研究成果可为进一步完善我国大型高炉炉壳设计理论与方法提供理论依

胡晓伟[9](2009)在《外燃式热风炉炉壳钢结构设计与分析》文中指出热风炉是为高炉加热鼓风的设备,是现代高炉不可缺少的重要组成部分。随着高炉结构向现代化、大型化的发展,前苏联的炉壳设计理论及计算公式已不能满足现代热风炉炉壳设计要求。世界钢铁强国(美、日)炉壳钢结构发展较快,其先进性体现在以下三点:一、先进的计算手段;二、通过炉体内部实验研究,对炉壳结构荷载作用机理有深入了解;三、对炉壳结构破坏模式的正确认识。相对于我国而言,到目前为止还没有高炉结构统一的设计概念,缺乏明确的炉壳设计控制标准。为了满足我国现阶段炼铁设备的设计要求,由中冶赛迪工程技术股份有限公司主持编制我国炼铁设备的结构设计规范。本课题以编制规范为契机,旨在提高对高炉结构的认识水平,为设计安全可靠的现代大型热风炉炉壳钢结构提供理论依据,缩小与发达国家的差距。论文的核心内容有以下四点:一、介绍炉壳结构用钢。结合已建的太钢4350m3高炉热风炉炉壳所用钢材,说明它与一般结构用钢的不同,有其特殊要求;二、利用《钢铁企业冶炼工艺炉技术规范》(送审稿)和《钢制压力容器-分析设计标准》(JB4732-95)分别对太钢热风炉炉壳厚度进行设计,并将设计结果与实际炉壳厚度作对比,得出两种炉壳厚度设计的利弊;三、利用ANSYS有限元软件对热风炉建立整体模型,并对炉壳钢结构进行各种单项荷载作用下和最不利荷载工况下的整体弹性有限元分析,考察炉壳上应力、应变值,研究炉壳开孔处应力集中系数变化规律。利用规范提出的炉壳控制标准进行结构安全性评定,并对比压力容器规范的评定结果;四、对开孔及接管区域进行子模型弹塑性有限元分析,得到这些区域真实应力状态,研究炉壳局部塑性区域分布和开展范围,为热风炉炉壳设计和建设提供科学依据。最后从分析结果得出,新规范关于热风炉炉壳钢结构中炉壳设计控制标准是安全可靠的。其中,通过孔口及接管区域应力集中系数的研究和弹塑性分析,可以为降低应力集中所采取的方法提供理论指导。

王龙[10](2008)在《4800m3高炉炉顶封罩孔洞周边受力性能研究》文中提出炉顶封罩位于高炉炉壳顶部,包括煤气封罩段、炉喉段及部分炉身段。该区域承受多种荷载,如炉顶外部设备、进料、上升管膨胀、炉内气体的高压作用,以及生产后期因内衬减薄可能存在的高温状态。同时,为满足高炉炼铁的工艺要求,炉顶封罩处开有四个外径达2.4m的煤气导出管连接孔和一个3.93mx1.945m的溜槽更换孔等大开孔;一个1.065mx0.765m的人孔和三个直径φ420mm的探测孔等小开孔,这些大孔洞和小开孔的存在大大地削弱了炉壳的截面面积,造成孔洞边缘出现较大的应力集中,使得炉顶封罩的受力状况十分复杂,弄清楚炉顶封罩孔洞周边在各种影响因素下的受力性能显得尤为为重要。但目前国内外所做的研究工作基本上是对整体受力性能的研究,或是单个开孔产生应力集中的影响等,但针对高炉炉顶封罩孔洞在不同的影响因素下的局部受力性能的研究仍未见报道。本文在分析研究国内外有关高炉研究状况的基础上,依据设计院提供的高炉结构几何形状尺寸、受力载荷等资料,利用有限元ANSYS软件建立4800m3大型高炉炉顶封罩模型,对影响孔洞周边受力性能的四个因素(包括下部冷却壁开孔率、炉顶封罩采用不同壁厚、导出管和溜槽孔采用不同厚度加劲肋及不同温度条件)进行了研究分析。本文的研究工作主要分为以下几个部分:①通过对12个炉顶封罩孔洞周边不同细度网格划分模型进行弹性受力分析对比,确定了兼顾计算精度和计算时长的有限元网格划分要求;②根据同组成员提供成果,建立7个下部炉身段采用不同开孔率的炉顶封罩模型,分析下部炉身段开孔率对炉顶封罩孔洞周边受力性能的影响,最后确定建立炉顶封罩局部模型的底部约束;③建立5个不同壁厚的炉顶封罩模型,计算分析不同壁厚对炉顶封罩孔洞周边受力性能的影响,对现有的高炉设计公式安全性做出评估;④建立6个不同厚度加劲肋厚度的炉顶封罩模型,计算分析孔洞周边采用不同加劲肋后对应力集中的控制作用,并提出加劲肋厚度的选取原则;⑤针对生产后期高炉可能在高温下工作,建立了5种温度下炉顶封罩模型,计算分析不同温度条件对炉顶封罩孔洞周边受力性能的影响。

二、高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响(论文提纲范文)

(1)高炉炉壳应力的仿真与研究(论文提纲范文)

引言
1 高炉炉壳仿真模型建立
    1.1 计算方法及假设条件
    1.2 考虑冷却壁支脚的高炉模型
    1.3 考虑表面圆孔忽略冷却壁支脚模型
    1.4 单个冷却壁模型建立
    1.5 高炉仿真计算参数说明
2 高炉炉壳应力仿真研究
    2.1 炉壳应力仿真过程简述
    2.2 高炉温度场和应力场分析
    2.3 自重和煤气压力对炉壳应力影响仿真研究
    2.4 冷却壁支脚对炉壳应力影响仿真研究
    2.5 冷却壁支脚位置对炉壳应力影响仿真研究
    2.6 环境温度对炉壳应力影响仿真研究
    2.7 水流速度对炉壳应力影响仿真研究
    2.8 硬质泥对炉壳应力影响仿真研究
        2.8.1 有硬质泥炉壳应力影响仿真研究
        2.8.2 无硬质泥炉壳应力影响仿真研究
    2.9 冷却壁螺栓预紧力对炉壳应力影响仿真研究
    2.1 0 炉壳应力与炉壳温度的关系仿真研究
3 结语

(2)基于ANSYS的大型高炉炉壳结构有限元分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1.绪论
    1.1 引言
        1.1.1 炼铁高炉课题背景
        1.1.2 高炉钢结构系统简介
    1.2 国内高炉发展及研究现状
        1.2.1 国内高炉结构发展概况
        1.2.2 国内目前对高炉壳体所受荷载的认识
        1.2.3 高炉的有限元弹塑性分析
        1.2.4 高炉钢结构抗震研究现状
    1.3 国外研究现状
    1.4 研究意义
    1.5 本文重点研究内容
2.高炉壳体有限元分析理论及ANSYS软件
    2.1 有限单元法的基本概念
        2.1.1 有限单元法理论简介
        2.1.2 有限单元法的特点
        2.1.3 有限单元法的步骤
    2.2 壳体问题的有限单元法
    2.3 动力有限单元分析法
    2.4 ANSYS有限元分析软件简介
    2.5 本章小结
3.炉壳模型建立及荷载分析
    3.1 炉壳模型的建立
        3.1.1 工程概况
        3.1.2 炉壳工艺荷载
        3.1.3 炉壳分析模型的建立
        3.1.4 炉壳单元类型的选定
        3.1.5 炉壳材料性能指标
        3.1.6 模型网格划分
    3.2 高炉壳体整体弹性有限单元计算
        3.2.1 六种荷载单独作用下弹性有限元分析
        3.2.2 最不利组合效应时弹性有限单元计算
    3.3 本章小结
4.高炉壳体动力分析
    4.1 对壳体的模态分析
    4.2 高炉壳体在地震效应下时程反应
        4.2.1 地震时程反应分析法
        4.2.2 地震分析计算结果
    4.3 本章小结
5.结论及展望
    5.1 本文研究所得结论
    5.2 研究展望与建议
致谢
参考文献

(3)高炉铜冷却壁和铜钢复合冷却壁热变形研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 高炉长寿发展概述
        2.1.1 高炉长寿发展
        2.1.2 高炉寿命的限制性因素
    2.2 国内外冷却壁发展
        2.2.1 球墨铸铁冷却壁
        2.2.2 铸钢冷却壁
        2.2.3 铜冷却壁
        2.2.4 铜钢复合冷却壁
    2.3 铜冷却壁破损形式及其破损机理研究进展
        2.3.1 水管断裂漏水
        2.3.2 本体变形
        2.3.3 热面破损
    2.4 铜冷却壁传热性能研究
        2.4.1 铜冷却壁传热数值模拟研究
        2.4.2 铜冷却壁热态性能测试
    2.5 铜冷却壁热应力及热变形研究
    2.6 铜钢复合冷却壁传热及热变形研究
    2.7 高炉内铜冷却壁和铜钢复合冷却壁存在的热变形
    2.8 研究目的和研究内容
        2.8.1 研究目的
        2.8.2 研究内容
3 铜冷却壁水管热变形及受力状态分析
    3.1 物理模型
    3.2 数学模型
        3.2.1 传热模型
        3.2.2 热弹性变形模型
        3.2.3 物性参数
    3.3 数学模型验证
    3.4 传热分析
    3.5 热变形分析
        3.5.1 煤气温度的影响
        3.5.2 高度的影响
        3.5.3 冷却水速的影响
        3.5.4 厚度的影响
        3.5.5 螺栓间距的影响
    3.6 热应力分析
        3.6.1 水管末端自由
        3.6.2 水管末端固定
        3.6.3 水管受炉壳开孔约束
        3.6.4 炉壳开孔直径优化
    3.7 小结
4 铜冷却壁热弹塑性分析
    4.1 物理模型
    4.2 数学模型
        4.2.1 非稳态传热模型
        4.2.2 弹塑性模型
        4.2.3 热疲劳模型
        4.2.4 物性参数
    4.3 纯铜材料真实应力-真实应变关系
    4.4 渣铁壳脱落-形成过程传热分析
    4.5 热变形分析
    4.6 应变分析
    4.7 应力分析
    4.8 热疲劳分析
    4.9 异常炉况下铜冷却壁热变形分析
    4.10 小结
5 铜钢复合冷却壁热态试验
    5.1 试验目的
    5.2 试验内容
    5.3 试验原理
    5.4 热态试验系统
    5.5 冷却水循环系统
    5.6 温度检测系统
        5.6.1 壁体测温电偶布置
        5.6.2 煤气温度测点布置
        5.6.3 数据采集设备
    5.7 应变检测系统
        5.7.1 应变片布置
        5.7.2 应变测量原理
        5.7.3 应变片安装过程
        5.7.4 应变检测设备
    5.8 试验过程
    5.9 试验结果
        5.9.1 热态试验炉炉温变化
        5.9.2 铜钢复合冷却壁温度变化分析
        5.9.3 铜钢复合冷却壁总应变变化分析
    5.10 小结
6 铜钢复合冷却壁热变形及铜钢界面应力分析
    6.1 物理模型
    6.2 数学模型
        6.2.1 传热模型
        6.2.2 热弹性模型
        6.2.3 物性参数
    6.3 工业试验验证
        6.3.1 传热模型验证
        6.3.2 热弹性模型验证
    6.4 温度分布分析
    6.5 热变形分析
    6.6 铜钢界面应力分析
    6.7 水管热应力分析
        6.7.1 水管末端自由
        6.7.2 水管末端固定
    6.8 煤气温度影响
    6.9 铜层厚度影响
    6.10 加强筋厚度影响
    6.11 冷却水道深度影响
    6.12 小结
7 铜钢复合冷却壁蠕变变形分析
    7.1 蠕变变形模型
        7.1.1 控制微分方程
        7.1.2 约束边界条件
        7.1.3 物性参数
    7.2 蠕变变形模型验证
    7.3 蠕变应变和应力分析
    7.4 蠕变变形分析
    7.5 铜钢界面应力分析
    7.6 蠕变时间影响
    7.7 煤气温度影响
    7.8 小结
8 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(4)高炉炉壳有限元分析及冷却壁开孔对壳体应力的影响研究(论文提纲范文)

1 概述
    1.1 高炉炉壳结构设计研究现状
    1.2 目前存在的问题
2 高炉炉壳建模及分析中的几个问题
    2.1 结构计算单元的选择
    2.2 结构的对称性
        1) 高炉炉壳外形特点。
        2) 结构的对称性[12]。
        3) 本工程中对称性的利用。
    2.3 单元网格的划分
    2.4 结构模型的建立
        1) 结构有限元模型。
        2) 边界条件。
    2.5 结构设计荷载及工况组合
    2.6 强度理论的采用
3 高炉炉壳整体及冷却壁开孔应力结果及分析
4 单工况作用下高炉炉壳冷却壁开孔应力分析
    4.1 高炉炉壳工况分类
    4.2 炉身段冷却壁开孔应力分析
    4.3 炉腰及炉腹转折处冷却壁开孔应力分析
5 结束语

(5)新钢8#高炉易地大修炉壳设计与制造的应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 高炉炼铁工艺
    1.2 高炉本体和高炉内型
        1.2.1 高炉本体
        1.2.2 高炉内型
    1.3 高炉炉壳平板开孔工艺方案
        1.3.1 图纸工艺会审、工艺交底
        1.3.2 分带、分段设计计算
        1.3.3 计算机展开设计计算
        1.3.4 CAD 制图
        1.3.5 CNC 编程
        1.3.6 数控火焰切割下料
        1.3.7 坡口加工
        1.3.8 滚圆成型
        1.3.9 喷丸
        1.3.10 预安装
        1.3.11 矫正
        1.3.12 检测
        1.3.13 涂漆
        1.3.14 交付
    1.4 新钢高炉炉壳制造现状及国内外技术
    1.5 课题的来源与背景
        1.5.1 课题的来源
        1.5.2 课题的背景
    1.6 课题创新点
2. 新钢 8#高炉易地大修炉壳平板开孔工艺方案设计
    2.1 新钢 8#高炉易地大修情况介绍
        2.1.1 新钢 8#高炉易地大修炼铁工艺系统设计特点
        2.1.2 新钢 8#高炉易地大修高炉炉体工艺设计特点
    2.2 新钢 8#高炉易地大修炉壳工厂平板开孔原因与意义
    2.3 新钢 8#高炉易地大修炉壳平板开孔技术难点及控制措施
        2.3.1 配套设备的问题
        2.3.2 人员培训问题
        2.3.3 开孔展开计算准确性问题
        2.3.4 滚圆变形控制问题
    2.4 新钢 8#高炉易地大修炉壳平板开孔工艺前期设计准备
    2.5 本章小结
3. 新钢 8#高炉易地大修炉壳平板开孔设计
    3.1 高炉炉壳钢板材料设计
    3.2 高炉炉壳钢板厚度设计
        3.2.1 KD 公式计算法
        3.2.2 回归方程式计算法
    3.3 高炉炉壳分带、分段设计
    3.4 高炉炉壳坡口的选型设计
    3.5 本章小结
4. 高炉炉壳平板开孔孔型设计及计算机辅助计算与绘图
    4.1 高炉炉壳平板开孔数学模型建立
    4.2 高炉炉壳平板开孔的展开计算
        4.2.1 高炉炉壳开孔要求简介
        4.2.2 高炉炉壳开孔直径设计计算
        4.2.3 高炉炉壳展开图中开孔位置设计计算
    4.3 计算机辅助设计(CAD)在炉壳展开图绘图中的应用
    4.4 本章小结
5. 新钢 8#高炉易地大修高炉炉壳加工设计
    5.1 数控下料
        5.1.1 下料设备
        5.1.2 下料前期准备工作
        5.1.3 数控火焰切割工艺参数
    5.2 坡口加工
        5.2.1 直段坡口加工
        5.2.2 弧段坡口加工
    5.3 平板开孔
        5.3.1 切割点与切割路线的选择
        5.3.2 切割工艺参数
        5.3.3 防止钢板位移跑偏
    5.4 滚圆
        5.4.1 滚圆前准备工作
        5.4.2 滚圆机能力换算
        5.4.3 直段炉壳的滚圆
        5.4.4 锥段炉壳的滚圆
    5.5 预安装
    5.6 本章小结
6. 新钢 8#高炉易地大修炉壳质量控制与检测效果研究
    6.1 过程质量控制
        6.1.1 号料工序过程质量控制
        6.1.2 下料、开孔工序过程质量控制
        6.1.3 滚圆工序过程质量控制
        6.1.4 预安装工序过程质量控制
        6.1.5 除锈、涂装工序过程质量控制
    6.2 新钢 8 号高炉易地大修炉壳检测效果
    6.3 本章小结
7. 结论与建议
    7.1 高炉炉壳平板开孔制作的结论
    7.2 对今后制作炉壳的建议
参考文献
致谢
附录:硕士研究生学习阶段发表论文及参与课题

(6)热—结构耦合作用下高炉炉壳厚度优化分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外高炉炉壳研究状况
        1.2.1 对炉壳计算理论及荷载的研究进展
        1.2.2 高炉炉壳有限元分析技术的研究进展
        1.2.3 国内外炉壳结构设计现状
    1.3 结构优化设计发展历程及应用现状
        1.3.1 结构优化设计发展历程
        1.3.2 结构优化应用现状
    1.4 本文问题的提出及研究内容
        1.4.1 本文问题的提出
        1.4.2 本文研究内容
2 有限单元法与壳体理论
    2.1 有限单元法的基本概念
    2.2 有限单元法的基本步骤
    2.3 壳体理论在有限单元法中的应用
        2.3.1 平面壳体单元
        2.3.2 曲面壳体单元
    2.4 ANSYS有限元软件介绍
    2.5 小结
3 建立参数化炉壳有限元模型
    3.1 引言
    3.2 几何模型的建立
    3.3 材料性能指标及单元类型
        3.3.1 炉壳钢材物理性能指标
        3.3.2 单元类型
    3.4 几何模型的网格划分及模型的参数化
        3.4.1 几何模型的网格划分
        3.4.2 模型的参数化
    3.5 荷载及边界条件的处理
        3.5.1 荷载
        3.5.2 边界条件的处理
    3.6 小结
4 热—结构耦合作用下炉壳整体弹性分析
    4.1 热—结构耦合分析简述
        4.1.1 热分析
        4.1.2 热-结构耦合分析
    4.2 各荷载单独作用下的弹性分析
    4.3 热-结构耦合作用下最不利组合作用下的应力及变形分析
        4.3.1 荷载效应组合原则
        4.3.2 炉壳应力评价准则
        4.3.3 炉壳最不利组合作用下的应力分析
        4.3.4 炉壳最不利组合作用下的变形分析
    4.4 小结
5 高炉炉壳厚度优化分析
    5.1 ANSYS 优化分析基本理论
        5.1.1 优化分析原理
        5.1.2 结构优化分析主要步骤
    5.2 高炉炉壳优化分析的实现
    5.3 高炉炉壳优化结果分析
        5.3.1 分步结果分析
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 建议与展望
参考文献
附录一
致谢
攻读硕士学位期间发表论文
硕士期间参加的科研项目

(7)大型高炉炉壳结构整体弹性有限元分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 高炉简介
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究概述
        1.2.2 高炉结构荷载认识的逐渐深入
        1.2.3 高炉的有限元弹塑性分析
        1.2.4 高炉抗震方面的研究成果
        1.2.5 国外研究现状[9]
    1.3 炉壳设计方法发展历程及现状综述
    1.4 问题的提出
    1.5 研究目的及内容
2 工程概况及荷载分析
    2.1 工程概况
    2.2 工艺荷载
    2.3 荷载分析
    2.4 水平地震作用
3 基于有限元分析平台的炉壳整体几何模型的建立
    3.1 有限元分析软件的功能概述及适用性
    3.2 炉壳有限元结构建模中的几个问题
        3.2.1 炉壳外形特点及结构的对称性
        3.2.2 结构计算单元的选择
        3.2.3 结构单元网格的划分
        3.2.4 边界条件
    3.3 基于 MIDAS 平台的炉壳整体模型建立
    3.4 基于 ANSYS 平台的炉壳整体模型建立
    3.5 相关计算参数的确定
    3.6 小结
4 计算结果及分析
    4.1 荷载效应组合及强度理论
        4.1.1 荷载效应组合的原则
        4.1.2 强度理论的采用
    4.2 炉壳等效应力分布状态及分析
        4.2.1 MIDAS 及 ANSYS 计算结果的对比及分析
        4.2.2 炉头封板应力分布状态及分析
        4.2.3 炉喉、炉身、炉腰、炉腹应力分布状态及分析
        4.2.4 风口带应力分布状态及分析
        4.2.5 铁口带应力分布状态及分析
        4.2.6 炉壳底部应力分布状态及分析
    4.3 炉壳各部位环向应力与竖向应力的分布状态及分析
        4.3.1 炉壳各部位竖向应力与环向应力
        4.3.2 炉壳各部位竖向应力与环向应力计算结果统计及分析
        4.3.3 典型板带开孔方式合理性分析
    4.4 炉壳变形特性及分析
        4.4.1 炉壳的竖向变形及分析
        4.4.2 炉壳的水平变形及分析
        4.4.3 炉壳的环向和局部变形及分析
    4.5 小结
5 结论及建议
    5.1 本文结论
    5.2 展望
参考文献
致谢

(8)大型高炉炉壳地震反应分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 高炉简介
        1.1.1 高炉概述
        1.1.2 高炉钢结构
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究概述
        1.2.2 高炉结构荷载认识的逐渐深入
        1.2.3 高炉的有限元弹塑性分析
        1.2.4 高炉抗震方面的研究成果
        1.2.5 国外研究现状
    1.3 研究目的与研究内容
2 有限元基本理论及模型建立
    2.1 有限元分析的基本概念
    2.2 有限元分析的基本过程
        2.2.1 有限元方法的基本步骤
        2.2.2 动力有限元理论
    2.3 有限元模型的实现
        2.3.1 有限元软件的选取
        2.3.2 分析方法及单元选取
        2.3.3 炉壳钢结构弹性有限元模型的建立
        2.3.4 炉壳动力有限元分析模型的确立
    2.4 强度评定标准
3 炉壳钢结构弹性整体有限元分析
    3.1 作用于炉壳上的荷载
    3.2 各荷载作用下的有限元分析
        3.2.1 各荷载作用下的应力分析
        3.2.2 荷载组合
        3.2.3 特殊部位的应力分布
    3.3 炉壳变形特性及分析
4 高炉炉壳的动力分析
    4.1 炉壳的模态分析
    4.2 炉壳结构的地震反应分析
        4.2.1 输入地震动的选取
        4.2.2 计算参数的选择
        4.2.3 主体结构计算结果
5 总结与展望
    5.1 主要研究成果
    5.2 未来与展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间的研究成果

(9)外燃式热风炉炉壳钢结构设计与分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 高炉热风炉简介
        1.1.1 热风炉分类
        1.1.2 热风炉的发展方向
    1.2 高炉热风炉结构国内外发展及研究现状
        1.2.1 国外发展概况
        1.2.2 国外先进成果
        1.2.3 国内发展及现状
        1.2.4 我国与国外在设计上的差距
    1.3 课题研究的目的及意义
    1.4 论文研究内容及思路
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究思路
2 外燃式热风炉炉壳钢结构设计
    2.1 炉壳结构用钢
        2.1.1 热风炉使用现状
        2.1.2 炉壳用钢性能要求
        2.1.3 炉壳用钢品种
        2.1.4 实例分析
    2.2 炉壳厚度的确定
        2.2.1 炉壳设计考虑的因素
        2.2.2 炉壳设计内容
        2.2.3 炉壳厚度的确定方法
        2.2.4 压力容器厚度确定方法
        2.2.5 炉壳厚度初步确定实例
    2.3 炉壳开孔及接管处炉壳厚度确定
3 有限元分析理论和分析方法
    3.1 有限元基本理论
    3.2 有限元分析模型实现
        3.2.1 分析方法
        3.2.2 太钢外燃式热风炉炉壳钢结构有限元分析过程
4 炉壳钢结构弹性有限元整体分析
    4.1 炉壳在各种荷载作用下的分析
        4.1.1 温度作用
        4.1.2 恒载作用
        4.1.3 气压与内衬膨胀压力作用
    4.2 炉壳在最不利荷载工况组合下的弹性分析
        4.2.1 炉壳钢结构的设计方法
        4.2.2 强度理论
        4.2.3 许用应力值的确定
        4.2.4 结构破坏(失效)判定依据
        4.2.5 最不利工况下弹性有限元分析结果
5 炉壳开孔及接管处弹塑性有限元分析
    5.1 炉壳开孔及接管处弹塑性分析的缘由
        5.1.1 应力集中问题
        5.1.2 弹塑性分析的目的
    5.2 弹塑性分析理论
        5.2.1 屈服条件
        5.2.2 流动准则和强化准则
        5.2.3 塑性本构关系
    5.3 太钢热风炉炉壳开孔及接管处弹塑性有限元分析
        5.3.1 材料特性选取
        5.3.2 ANSYS弹塑性分析中的求解方法
        5.3.3 弹塑性有限元分析结果
    5.4 本章小结
6 结论和展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录

(10)4800m3高炉炉顶封罩孔洞周边受力性能研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 我国炼铁工业的发展现状及未来发展趋势
        1.1.2 炼铁高炉炉壳的基本介绍及受力特点
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外对高炉炉壳结构设计发展及炉壳受力性能的研究现状
        1.2.2 国内对高炉炉壳结构设计发展及炉壳受力性能的研究现状
        1.2.3 国内外针对压力容器的研究现状
    1.3 本文研究的目的和研究意义
        1.3.1 本文的研究目的
        1.3.2 本文的研究意义
    1.4 本文研究的主要研究内容和技术路线
        1.4.1 本文的主要研究内容
        1.4.2 本文研究的技术路线
2 4800m~3 高炉炉顶封罩孔洞周边受力性能有限元分析的相关理论
    2.1 有限元法简介
        2.1.1 有限元法概念
        2.1.2 有限元法的发展概况
        2.1.3 有限元法的基本原理
        2.1.4 线弹性有限元分析方法
        2.1.5 非线弹性有限元分析方法
    2.2 壳体理论简介
        2.2.1 壳体理论基本假设
        2.2.2 壳体理论采用的正交曲线坐标系
        2.2.3 壳体的几何方程
        2.2.4 壳体的物理方程
        2.2.5 薄壳体的平衡方程
    2.3 ANSYS 有限元分析软件介绍
    2.4 本章小结
3 4800m~3 高炉炉顶封罩开孔受力性能有限元建模
    3.1 概述
    3.2 高炉炉顶封罩几何模型的建立和简化
        3.2.1 高炉炉顶封罩模型的简化
        3.2.2 高炉炉顶封罩几何模型的建立
    3.3 高炉炉顶封罩有限元模型建模
        3.3.1 材料的本构关系
        3.3.2 有限元单元的选取
        3.3.3 荷载和边界条件
        3.3.4 高炉炉顶封罩最合适单元划分
    3.4 本章小结
4 高炉炉身段不同开孔率对炉顶封罩开孔受力性能的影响
    4.1 概述
    4.2 炉身段不同开孔率下建立有限元模型
    4.3 炉身段不同开孔率对炉顶封罩开孔受力性能影响因素分析
        4.3.1 标准荷载下炉身段不同开孔率对炉顶封罩开孔受力性能的影响
        4.3.2 整体炉壳极限承载(2.1P)下炉身段不同开孔率对炉顶封罩开孔受力性能的影响
    4.4 本章小结
5 炉顶封罩改变壁厚对开孔受力性能的影响
    5.1 概述
    5.2 炉顶封罩改变壁厚有限元模型的建立
    5.3 改变壁厚对炉顶封罩开孔受力性能影响因素分析
        5.3.1 改变炉壳壁厚对炉顶封罩承载能力的影响
        5.3.2 改变炉壳壁厚对炉顶封罩开孔周边危险点应力水平的影响
        5.3.3 改变炉壳壁厚对炉顶封罩开孔周边区域应变的影响
    5.4 本章小结
6 导出管及溜槽孔采用不同厚度加劲肋对开孔受力性能的影响
    6.1 概述
    6.2 导出管及溜槽孔采用不同厚度加劲肋建立有限元模型
    6.3 导出管及溜槽孔采用不同厚度加劲肋对炉顶封罩开孔受力性能影响因素分析
        6.3.1 导出管和溜槽孔采用不同厚度加劲肋对炉顶封罩承载能力的影响
        6.3.2 导出管和溜槽孔采用不同厚度加劲肋对开孔周边危险点应力水平的影响
        6.3.3 导出管和溜槽孔采用不同厚度加劲肋对开孔周边区域应变的影响
    6.4 本章小结
7 不同温度条件对炉顶封罩开孔受力性能的影响
    7.1 概述
    7.2 选取不同温度条件时炉顶封罩建立有限元模型
    7.3 不同温度条件对炉顶封罩开孔受力性能影响因素分析
        7.3.1 不同温度条件对炉顶封罩极限承载能力的影响
        7.3.2 不同温度条件对炉顶封罩开孔周边危险点应力水平的影响
        7.3.3 不同温度条件对炉顶封罩开孔周边区域应变的影响
    7.4 本章小结
8 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 后续研究工作的展望
致谢
参考文献
附录

四、高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响(论文参考文献)

  • [1]高炉炉壳应力的仿真与研究[J]. 闫本领,闫晓强,毛松林,刘斌,薛理政. 冶金设备, 2017(S2)
  • [2]基于ANSYS的大型高炉炉壳结构有限元分析[D]. 薛曦. 西安建筑科技大学, 2016(05)
  • [3]高炉铜冷却壁和铜钢复合冷却壁热变形研究[D]. 刘奇. 北京科技大学, 2016(04)
  • [4]高炉炉壳有限元分析及冷却壁开孔对壳体应力的影响研究[J]. 刁现伟,李洪光,刘巍,王兆村,王岩禄. 工业建筑, 2014(S1)
  • [5]新钢8#高炉易地大修炉壳设计与制造的应用研究[D]. 张琪锋. 西安建筑科技大学, 2014(08)
  • [6]热—结构耦合作用下高炉炉壳厚度优化分析[D]. 杨新龙. 西安建筑科技大学, 2012(02)
  • [7]大型高炉炉壳结构整体弹性有限元分析[D]. 王兆村. 西安建筑科技大学, 2012(02)
  • [8]大型高炉炉壳地震反应分析[D]. 李健. 西安建筑科技大学, 2010(12)
  • [9]外燃式热风炉炉壳钢结构设计与分析[D]. 胡晓伟. 西安建筑科技大学, 2009(10)
  • [10]4800m3高炉炉顶封罩孔洞周边受力性能研究[D]. 王龙. 重庆大学, 2008(06)

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高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响
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