“56立方LNG运输半挂车应力分析”纪念我作为压力容器人的一段芳华!
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导读:时光荏苒,岁月如梭。十年前,我背上行囊坐着雪国列车,踏上了返乡的旅途。阔别了江南的烟雨,此一行,多多少少有些失落。幸运的是接下来的一段时间,成为了我的人生转折点。那时遇到了好的领导,遇到好的同事,我们一起忍受了那一个没有暖气的寒冬,一起努力拼搏、共克时艰,最终取得了设计和制造证。 不久的后来,移动压力容器行业跟打了鸡血一样发展的突飞猛进,LNG半挂运输车越做越大,常规的52.6立方已经满足不了市场的要求,大容积,外加强圈成为了市场主流,容积一度达到了56立方甚至更大。由于半挂车的外形尺寸有限制,想增大容积,外壳加强圈就要断开(非整圈),而且断开的长度远远超过了标准的要求。
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![20210324122414-4.jpg 4.jpg](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20210324122414-4.jpg?imageView2/1/w/1608/h/976)
56立方LNG半挂车
低温罐体简图
我硬着头皮设计了这款56立方的LNG半挂车,其中的风险大家都明白,侧面加强圈断开长度如此的长,随时都会有失稳的风险,外壳失稳变形后会紧贴内容器壁,内容器的低温会传导到外壳,外壳会因为无法承受-162℃的低温而裂开,进而出现泄露甚至爆炸的危险。而从理论上规避这种风险的唯一途径就是,应力分析设计。可是应力分析哪是那么容易的事情,当时还没有那个能力自己做,而外委设计需要大把大把的银子。这就是我学习应力分析设计的初衷。后来,移动容规第一号更改单修改了要求:”真空绝热罐体内容积不得大于52.6立方”。再后来,我们都离开了。直到前不久,这公司的名字改成了某某风电公司。从公司门口路过,不由得心酸,而我也终于鼓起勇气,熬了好几个夜,做了这个56立方LNG运输半挂车的案例,来纪念那一段芳华。1、建模:模型采用SolidWorks建模,ANSYS Workbench进行前处理,内容器和外壳采用壳单元,环氧玻璃钢支撑处采用实体单元,分别设置碳钢不锈钢的杨氏弹性模量和泊松比,环氧玻璃钢设置各项异性数据,壳单元与实体单元采用绑定接触(MPC),后部四个支撑绑定接触,前部四个支撑摩擦接触。壳单元的建模经常会出现各种各样的问题,尤其是采用第三方软件导入DM里的模型,原本是接触的模型,导入后却有了间隙,例如我通常用SolidWorks建模时,将支撑腿伸入到罐体内部,导入DM里之后再将多余部分抑制掉,这样可以保证模型有效的接触。![20210324122614-6.jpg.png 6.jpg.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20210324122614-6.jpg.png?imageView2/1/w/1254/h/484)
模型
2、计算内容:内容器施加内压,夹层施加负压,惯性力分别为运动方向2g、水平方向1g、垂直向上1g、垂直向下2g。由于计算工况较多,不便将所有工况展示,现只计算运动方向的工况,计算内容包括变形,薄膜应力,薄膜加弯曲应力,以及特征值屈曲。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1616559704792_hhjlc6.jpg?imageView2/0)
薄膜加弯曲应力
3、结果的评定:结果的评定按照JB4732-1995(2005年确认版)4、注意事项:随着LNG半挂车的轻量化设计,外壳越来越薄,那么有一个工况容易被忽略,就是脱挂后驻车情况下,支腿垫板处的局部应力计算,这里不仅仅是强度,这也是造成屈曲的一个诱因。本案例献给那些已经产生共鸣,且从事压力容器设计的同道中人,如果您在这学习这个案例过程中,有任何疑问,欢迎加入仿真秀压力容器设计交流群,我在群里与您交流。进群请添加仿真秀任意小助手,另外分享本文到朋友圈截图发给仿真秀小助手,可赠送压力容器行业规范电子版一份(点击附件下载)。
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最后,曾经的时光一去不返,曾经的伙伴也难相见,只能珍惜当下,大家有缘再聚。作者简介:孙捷飞,仿真秀科普作者,A1、A2、C2、C3级压力容器审核员,从事固定、移动压力容器设计审核工作。声明:本文首发仿真秀App,部分图片和内容源自网络,如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系我们。
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