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储气瓶缺陷超声无损检测的有限元模拟开题报告

 2020-05-30 11:05  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

随着”美丽中国”构想的提出,中国天然气产业呈现蓬勃发展,天然气液化厂,cng接收站,cng加注站等项目在全国各地如雨后春笋般林立。cng储存瓶作为天然气产业中很重要的投资设备,也是整个cng产业链中的关键核心设备之一。那么关于储气瓶的性能关键技术的突破与发展也成为整个中国天然气产业能够得以突破的一个关键因素之一。

由于cng储气瓶不同于一般的盛装普通常温液体或者气体的储存容器,cng储存天然气,这种爆炸性的气体通常会以气体或者压缩条件下的液态形式存在,具有相当的危险性。所以,基于此种原因,对储气瓶的耐低温,高抗震性,瓶身结构稳定性等方面的设计要求提出了极高的标准,其高额的投资也会对储气瓶的高安全性提出了严格的要求,高的标准和严的要求决定了cng储气瓶的设计具有一定的难度。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

基于上述文献所述,本课题以cng储气瓶作为研究对象。用ansys软件模拟分析的方法探讨了cng储气瓶在超声作用下,有缺陷与没有缺陷的表面会对超声传播的波形造成不同的影响,从而会的到不同的波形,通过波形分析,可以了解缺陷对于储气瓶的危害程度。

需要解决的问题如下:

1. 根据相关文献设计出储气瓶的瓶身结构

2. 查找相关技术标准,保证设计的瓶身结构在应力,泊松比,弹性,压力,寿命方面符合标准

3. 利用ansys软件模拟出超声波分析

4. 对比不同的模拟组,发现规律

拟采用研究手段:

本课题采用ansys有限元软件对cng气瓶进行模拟分析,根据压力容器相关的设计标准进行cng气瓶有损与无损条件下的研究。

利用ansys软件用两种方式进行有限元分析,即GUI方式与命令流方式。

本课题利用ansys的瞬态动力分析,即声场分析。利用无缺陷模型与缺陷模型在超声波状态下所形成的不同的波形。超声波是在弹性介质中传播的机械波,频率高于20000Hz。对钢等金属材料的检测,常用的频率是1-10MHz。超声波波长很短,频率很高,由此决定了超声波具有良好的方向性,能量损失小,传播距离大,穿透能力强,能在介质中定向传播,遇界面产生反射,折射或者波形转换,在均匀材料中波速一定。在均匀的材料中,缺陷的存在讲造成材料的不连续,从而造成声阻的不一致,因此超声波在不同的声阻抗的介质的交界面上将会发生反射,反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向,大小有关。通过分析反射回来的能量波形,可以分析缺陷对cng储气瓶有多大的损伤。本课题采用ansys软件模拟出超声波对其进行分析。当然,这个过程也可以在实验室里面利用真正的超生发生仪器进行实验分析。

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