压力容器结构的有限元分析
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编辑:杭州那泰科技
纤维缠绕压力容器结构的有限元分析过程包括载荷情况定义、材料特性计算与检验、有限元建模和联立方程组求解4个阶段。它与一般结构的FEA过程完全相同,只是对纤维缠绕层与金属内衬之间的接触和摩擦问题需要进行特殊处理。在接触问题中,接触状态随外载荷而变,从而形成必须通过某种形式的迭代计算才能求得与一定外载荷相适应的接触状态。接触状态一旦确定,其他问题便无异于一般结构的FEA。而在摩擦问题中,必须首先确定复合材料与内衬之间的摩擦系数。因为摩擦系数随表面光洁度、界面压力和材料特性而变,所以也必须通过试验或迭代,才能确定实际需要的摩擦系数。
从现有文献看,纤维缠绕压力容器设计使用的FEA方法主要包括专用分析和标准分析2类。
a)专用分析方法 主要包括专用一维、二维和三维有限元、Ritz方法、有限差分等线性和非线性分析等。这些均为高级分析方法,具有较高的分析度和计算效率。
b)标准分析方法 某些工业标准程序如NASTRAN、ANSYS、ABAQUS和GENESIS等,也具有分析纤维缠绕压力结构力学特性的能力。这些标准程序都是基于位移的有限元法,功能强大、数值性质良好,具有简单性、普遍性和通用性等特点。
为了使FEA成为一种有效的分析工具,它必须以3个不同学科的理论和方法为基础,即:
a)连续介质力学中已被证实的基本原理;
b)准确可靠的数值分析方法;
c)有效的计算机软硬件技术。

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