鄧貴德^*，李  偉⁺，趙九峰^*，孫亮^*，胡斌^*
*（中國特種設(shè)備檢測研究院，北京 100013）⁺（太原理工大學(xué)，太原 030024)

　　摘要：長管拖車是一種氣體運(yùn)輸車輛，近年來被廣泛用于輸送壓縮天然氣、氫氣、氦氣等工業(yè)氣體。長管拖車一般裝配有8~11只大容積鋼制無縫氣瓶，氣瓶通過配管和閥門連通在一起共同輸送壓縮氣體，氣瓶兩端瓶口通過外螺紋與法蘭螺紋連接，法蘭通過螺栓固定在支撐框架上，支撐框架又與拖車底座相連，從而將氣瓶固定于拖車之上。在工作過程中長管拖車氣瓶通常會(huì)受到內(nèi)壓、自重載荷，以及拖車行駛過程中啟動(dòng)、加速、制動(dòng)等產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性力載荷。此外，由于受大容積氣瓶彎曲度、不圓度的影響，氣瓶還可能承受因偏離靜平衡位置產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)載荷作用。為了防止氣瓶在扭轉(zhuǎn)載荷作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)影響管路和閥門安全，部分生產(chǎn)廠家采用了在氣瓶瓶口外壁開銷孔、裝銷釘?shù)姆绞焦潭馄?。由于瓶口開孔的存在，這種固定方式可能會(huì)削弱氣瓶強(qiáng)度，因而有必要分析氣瓶瓶口開孔等對(duì)長管拖車氣瓶結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。
本文基于有限元軟件ANSYS Workbench,建立了帶瓶口銷孔、固定銷釘、支撐框架的長管拖車氣瓶三維計(jì)算模型，進(jìn)行了內(nèi)壓、自重、扭矩、運(yùn)動(dòng)慣性力等多種載荷作用下的長管拖車氣瓶應(yīng)力分析。研究結(jié)果表明：由于開孔削弱和應(yīng)力集中的影響，內(nèi)壓載荷下瓶口開孔區(qū)域的應(yīng)力普遍大于鄰近區(qū)域，但與氣瓶筒體應(yīng)力相比仍處于低應(yīng)力水平；運(yùn)動(dòng)方向的慣性力載荷主要由瓶口和法蘭聯(lián)接上近瓶肩處的局部區(qū)域承擔(dān)，在遠(yuǎn)離該區(qū)域內(nèi)的瓶口上開銷孔不會(huì)明顯影響氣瓶承受運(yùn)動(dòng)方向慣性載荷的能力；在內(nèi)壓、自重、扭矩以及垂直于運(yùn)動(dòng)方向慣性力載荷等多種載荷共同作用下，氣瓶瓶口銷孔區(qū)域應(yīng)力顯著增大，最大可達(dá)瓶體最大應(yīng)力的94.3%,不過最大應(yīng)力仍然出現(xiàn)于氣瓶筒體內(nèi)壁面。盡管瓶口的開孔確實(shí)削弱了長管拖車氣瓶瓶口強(qiáng)度，但是削弱后的氣瓶瓶口強(qiáng)度仍然高于氣瓶瓶體強(qiáng)度，因而部分生產(chǎn)廠家采用的這種在氣瓶瓶口外壁開銷孔、裝銷釘氣瓶固定方式不會(huì)影響長管拖車氣瓶的整體強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：氣瓶，長管拖車，運(yùn)動(dòng)慣性力，應(yīng)力分析，有限元
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責(zé)任編輯：趙澤南

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