，机械研究与应用·2017年第6期（第30差，总第152期） doi ;10. 16576/j. cnki. 10074414.2017.06. 006
薄壁筒形水箱端面的变形分析与研究
包宝军，王鹅”
研究与分析
(1.艾跌生网络能源（西安）有限公司，陕西西安710075；2.西安文理学院陕西省表面工程与再制造实验，陕西西安710065) 摘要：道常为了降低加工难度，薄壁简形水箱端面一般设计成平板结构，在实际应用中，端面容易产生形变，因此平板端面是整个压力容器中最薄弱的环节。道过对该平板建立微分方程及方程求解得出薄壁简形水箱端面的变形特
性。最后，利用Ahaqus软件对该方法进行了仿真验证，提出了外部优化设立加强筋以减少端面变形的方法。关键词：薄壁简形水箱；端面变形；微分方程；有限元仿真
中图分类号：TH114
文献标志码：A
文章编号：10074414(2017)06001903
Analysis and Research on End Deformation of the Cylindrical Tank
BAO Bao-jun',WANGPeng
(1. Emerson Network Power (Xi'an) Co. , Lid, Xi'an Shaanxi710075, China;2. The Key Laboratory for Surface
Engineering and Remanufacturing of Shaanxi Prouince,Xi'an University,Xi'an Shaanxi710065,China)
Abstract : The end plane of thin =walled cylindrical tank is usually designed to the flat structure in order to reduce the machi ning difficulty. As a matter of fact , the flat end face is easily deformed and is the weakest link in the pressure vessel . The de formation characteristics of the end face in thin walled cylindrical tank is derived by setting up and solving the differential e quation in this article. Finally, the method is verified by using the simulation software Abaqus , and the method of seting up reinforcement in external to reduce the deformation is then put forward .
Key words ; cylindrical tank ; end defomation ; differential equation ; finite element simulation
引言 0
一般情况下，对于普通压力容器，基本上都采用薄板（1~3mm）材料，并设计成简形结构。对于这种类型的压力容器，为了降低成本和提高可加工性，在其结构设计中都将端面设计成平面结构，而端面壁是整个压力容器变形中最薄弱的环节，实际使用中，经常在端面处产生形变。如果压力容器的外壁在正常工作过程中产生变形，直接影响者系统的正常运行及系统的安全性能，因此筒形薄壁筒形水箱端面外壁，尤其是端面（平板璧）的强度和刚度对整个系统而言就显得至关重要。
为了解决以上问题，笔者基于弹塑性力学中的有
限差分法，对薄壁筒形壁筒形水箱端面的端面变形情况进行了力学分析，提出了采用端面外部合理增加加强筋的方法来提高平板壁的强度与刚度。同时由于平板壁在利用微分方程求解的精度有限，最后利用 Abaqus软件对该方法进行了仿真验证，其结果表明
该方法较为理想 1
薄壁筒形水箱端面端面的受力状态
薄壁筒形水箱端面和压力容器一样在工作过程 ●收稿日期：2017-09-05
中充入一定压力和容积的液体或气体，其液体或气体以相同的压力均匀的填充在整个水箱或容器内部12。现实应用中，如果薄壁筒形水箱端面的结构强度不能承受液体压力的情况下，其端面在液体的挤压下呈现出外凸，即鼓包现象，如图1所示。为了对鼓包数据的计算与分析，首先需要对薄板端面进行受力分析。对于其中的端面而言，由于面尺寸远远大于它的厚度，此外四周的结构连接处的强度和刚度都远远高于端面内部的强度和刚度。因此在对薄壁筒形水箱的端面平板壁进行受力分析时，可将平板壁的四
周简化为固定约束，如图2所示。此处鼓包
2R
图1鼓包水箱
图2端面受力简图
基金项目：国家级大学生创新训练项目：小型分布式太阳能光伏板自跟踪系统设计（编号：201411080006）；西安市科技计划项目：金属3D
打印循环热应力分析与研究（编号：2016CXWL28）。
作者简介：包宝军(1984-），男，甘肃天水人，工程师，主要从事风能变流器结构设计研发方面的工作。
万方数据
·19.