轉爐爐殼熱應力和蠕變變形分析

內(nèi)容概要

本書主要闡述了轉爐爐殼因溫度變化而引起的熱應力和熱變形分析計算方法。求解爐殼熱應力和熱變形可采用彈性力學殼體理論和數(shù)值方法，兩者相比，應用數(shù)值計算方法——有限單元法更具有實用、可行和可靠的特點。限于篇幅，對彈性力學殼體理論求解方法和有限單元法的概念和基本理論本書只給出簡單概括，重點介紹如何應用有限元軟件來進行轉爐爐殼熱應力和熱變形數(shù)值分析求解。書中的物理模型來自工程實際，有較強的針對性和實用性。　　本書適用于從事爐殼沒計開發(fā)和現(xiàn)場工程技術人員，也可供高等院校相關專業(yè)研究生、本科生參考。

作者簡介

任學平，漢族，1963年生，博士，內(nèi)蒙古科技大學機械工程學院教授。中國金屬學會冶煉設備學術委員會委員。1984年獲包頭鋼鐵學院冶金機械專業(yè)學士學位后，留校任教至今。工作期間，兩次考入北京科技大學機械工程學院，分別于1989年和2002年獲得北京科技大學機械工程學院碩士和博士學位。自1984年開始從事機械設計及理論、機械工程測試技術及故障診斷的教學和科研工作，參加三項省部級項目，在國內(nèi)外發(fā)表論文30余篇。

書籍目錄

1　概述　1.1　轉爐設備發(fā)展及載荷特點　　1.1.1　轉爐設備的發(fā)展　　1.1.2　轉爐的結構和栽荷特點　1.2　爐殼熱應力等問題　　1.2.1　熱應力的概念　　1.2.2　轉爐爐殼的熱應力　　1.2.3　爐殼的熱沖擊問題　　1.2.4　爐殼的熱疲勞問題　　1.2.5　爐殼的蠕變問題　1.3　轉爐爐殼應力和變形分析方法2　用圓柱坐標系求解爐殼內(nèi)外表面溫度差產(chǎn)生熱應力的解析方法　2.1　圓柱坐標系中軸對稱熱彈性體的基本方程　　2.1.1　平衡方程　　2.1.2　幾何方程　　2.1.3　物理方程　2.2　爐殼圓筒內(nèi)外表面溫度差產(chǎn)生的熱應力3　爐襯熱膨脹引起的爐殼熱應力和變形解析方法　3.1　爐襯膨脹對爐殼內(nèi)表面產(chǎn)生壓力的確定　　3.1.1　爐身圓筒殼內(nèi)壓力p的確定　　3.1.2　爐帽圓錐殼內(nèi)壓力p’的確定　　3.1.3　爐底球缺殼內(nèi)壓力p’的確定　3.2　殼體理論基本方程　　3.2.1　平衡方程　　3.2.2　薄殼應變一位移方程　　3.2.3　內(nèi)力一應變方程　　3.2.4　爐殼的應力　3.3　殼體采用無矩理論　　3.3.1　用無矩理論設計爐身圓筒殼　　3.3.2　用無矩理論設計爐帽和爐底旋轉殼　3.4　用有矩理論設計爐身圓筒殼　　3.4.1　有矩理論設計爐身圓筒殼基本方程的推導　　3.4.2　爐帽和爐底旋轉殼軸對稱問題的有矩理論　3.5　邊界效應的概念4　有限單元法概論　4.1　有限單元法的基本概念　4.2　軸對稱問題有限單元法　　4.2.1　軸對稱問題的定義　　4.2.2　軸對稱問題的應力應變特點　　4.2.3　軸對稱問題有限元法　4.3　ANSYS有限元分析軟件　　4.3.1　ANSYS軟件介紹　　4.3.2　ANSYS中的文件類型　　4.3.3　ANSYS的主要功能模塊5　轉爐爐殼表面溫度測量方法及爐體溫度場的有限元模擬　5.1　轉爐爐殼溫度實測方法　　5.1.1　爐殼表面溫度測試手段　　5.1.2　爐殼表面溫度實際測試圖像　5.2　爐體溫度場求解的有限元方法　　5.2.1　傳熱基本方程　　5.2.2　穩(wěn)態(tài)溫度場的有限元方法　5.3　爐體溫度場有限元模型　　5.3.1　有限元模型的建立　　5.3.2　物性參數(shù)　　5.3.3　邊界條件的考慮　5.4　爐體溫度場模擬結果及分析6　轉爐爐殼熱應力和蠕變變形分析研究　6.1　爐殼上的應力類型和強度設計問題　6.2　熱彈塑性蠕變有限元理論基礎　　6.2.1　材料的非線性　　6.2.2　熱彈塑性蠕變增量本構方程　　6.2.3　熱彈塑性蠕變分析的有限元格式　6.3　轉爐爐殼熱應力分析模型的建立　　6.3.1　轉爐爐殼熱應力分析的思路　　6.3.2　模型和載荷的簡化　　6.3.3　膨脹間隙的處理　　6.3.4　爐體材料物性及其相關參數(shù)選擇　　6.3.5　有限元分析模型的建立　6.4　轉爐爐殼彈塑性熱應力和變形研究　　6.4.1　轉爐爐體和爐殼彈塑性熱應力及變形模擬　　6.4.2　膨脹間隙對爐殼熱應力的影響　　6.4.3　兩種熱應力對爐殼作用的比較　6.5　爐殼蠕變變形理論分析研究　　6.5.1　蠕變變形模型　　6.5.2　轉爐爐殼蠕變分析模型的建立　　6.5.3　轉爐爐殼蠕變應力及蠕變變形模擬結果7　爐殼汽霧冷卻交變熱應力分析　7.1　國內(nèi)外爐殼蠕變變形狀況及其控制策略　　7.1.1　美國伯利恒鋼廠爐殼蠕變變形狀況及其控制策略　　7.1.2　法國福斯鋼廠爐殼蠕變變形狀況及其控制策略　　7.1.3　日本神戶制鋼加古川鋼廠爐殼蠕變變形狀況及其控制策略　　7.1.4　國內(nèi)煉鋼廠爐殼蠕變變形狀況及其控制策略　7.2　爐殼冷卻方法的提出和實施　7.3　熱一結構耦合熱應力有限元分析方法　7.4　爐殼汽霧冷卻產(chǎn)生交變溫度場和熱應力有限元分析　　7.4.1　瞬態(tài)溫度控制方程和定解條件　　7.4.2　轉爐采用汽霧冷卻瞬態(tài)溫度場有限元求解　　7.4.3　爐殼瞬態(tài)熱應力仿真參考文獻

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