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標題: 一點關于真空設備設計的資料 [打印本頁]

作者: 未來第一站 時間: 2016-9-30 09:35
標題: 一點關于真空設備設計的資料
本帖最后由未來第一站于 2016-9-30 09:35 編輯

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最近看了一些真空設備設計的資料，真空設備這塊從理論到實際設計還是比較成熟的，也有很多相關標準可循。在這分享一些。# I, r1 \! ]4 q! L/ `1 d% Y
一。真空設備制造工藝技術標準規范全書
, t( A9 C& N* T  E8 L3 |- c7 L$ V http://pan.baidu.com/s/1i48cq81
; O( L% q- s$ w1 t2 k) j0 {
1 c: u$ t$ d$ c  g( P, S二。此類問題用軟件分析要簡便可靠的多，下面是個例子。
真空箱強度的分析與優化  v* I: ^4 P: E2 V7 b4 n  S
近年來真空冷卻與氣調保鮮技術的有機結合，被譽為21世紀保鮮新技術。其主要內容是由農產品的采摘、真空冷卻、氣調處理、貯藏和運輸等多個環節形成的“冷鏈”組成。該技術對收獲后的新鮮農產品（蔬菜、果品、花卉）的保鮮延長儲存期有著明顯效果，可擴大農產品異地調配范圍，實現不同季節均衡上市，促進出口創匯，具有明顯的社會經濟效益。該保鮮技術中的一個重要部件是真空箱。它體積龐大，為了抵抗抽真空所導致的壓力，一般采用不銹鋼制成，這樣真空箱在制造和運輸過程中花費較大。為了在滿足工作要求的前提下進一步降低產品材料消耗及成本，本文在對原有真空箱強度分析的基礎上，利用有限元方法對真空箱進行了優化設計。
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一、真空箱的結構和工作條件
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3 [: x! F) V$ Z  {圖1所示是一真空箱，其外形為一長方體，外形尺寸為8900×2836×2648mm，由12mm厚的1Cr18Ni9鋼板作基板和8mm厚的1Cr18Ni9鋼板加強板焊接而成。在工作過程中，真空箱通過四個支腳固定，其內部處于真空狀態。
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二、建立有限元模型 # [! F! o- g) E

3 r& @) ^# f, {! g; f1.模型簡化及相關參數
# A0 C8 s; l2 z' ^7 l0 n& F0 }
. H* ~! A2 ?  ^( ]0 Q6 `由于真空箱使用前，在大約1個小時內由常壓抽為真空，因此可以認為真空箱是處于靜載作用下的，外壓 Pa。 ) P  T0 b+ j/ B% l# D

  K  s$ G+ ^. B  ^3 c3 I工作中真空箱四個腳固定，這樣其約束采用在四個節點約束6個自由度。
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根據壓力容器的相關規范，取安全系數n=2.0，則許用抗拉強度為：
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2.網格劃分及有限元分析 ; [! t- P2 C9 R: S

& d. Q7 P$ V7 H( Z+ V+ ?真空箱的焊縫強度是一個非常復雜的問題，在本文中暫不研究。在有限元模型中把焊接作為一體處理。
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5 p0 C: N9 G1 L8 j) j- x本例采用quad4網格形式自動劃分網格。考慮建立殼（shell）單元時厚度的不同，以及加載方便，分別以前后基板、左右基板、上下基板和加強板建立四個分組。
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1 M$ K) m" ]( D為使劃分的網格匹配，保證基板和加強板之間的載荷傳遞，采用小塊表面（surface）建立幾何模型，本例共建立1722個表面。 ! a9 ^' C" d9 @$ `( W5 R
" j* i% o# i2 D7 I+ A
加上邊界條件和材料后，使用Nastran2004對其進行分析，結果如圖2所示。

從圖中可以得到：工作應力σmax=308 MPa， ; d6 r& ^! R) Y1 H

" t9 |+ a  J- z5 D7 t0 P所以，當強度剩余系數g2時，即可以滿足使用要求。
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三、優化設計 & k" {0 v2 W6 q1 k! X" T

& U* z% q6 i% p! x以基板和加強板的厚度作為設計變量，根據前面的分析和設計經驗，基板的厚度值范圍應限定為5～13mm，加強板的厚度值范圍應限定為3～9mm。設計的目標是達到重量最輕，設計約束為VON Mises應力值在-450～450MPa。   {& G3 |$ I: ?/ p8 H5 n. f8 A
1 q: `/ S, ?7 g9 i. E$ J
本例在分析中設定的循環次數為10，而在實際計算中只循環了4次就逼近了設計目標。優化結果分別如圖3、圖4和圖5所示。

查看*.f06文件，優化的詳細結果如下： , F; y! A. z; Y9 ~9 d- K

: G- z2 A5 \- J4 y6 U# O設計變量的值為：左右基板厚度為5.0013mm，前后基板厚度為5.0mm，上下基板厚度為5.0004mm、加強板厚度為7.8316mm。
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& z2 Z  G! N# N經過優化設計后，真空箱重量由13120Kg減小為7897Kg。
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3 [0 g0 z) z4 ^" P1 x3 z四、小結 , r  |; I% D3 N5 y- U
5 F1 A% n5 t9 F0 ?, K# }
本文首先對原有的真空箱進行了強度分析，確定了其強度有較大裕度。然后在上述分析的基礎上，使用有限元方法以重量為優化目標對真空箱進行了優化設計，并獲得了最小壁厚。從優化設計后的結果來看，真空箱的重量由13120Kg降低到7897Kg，重量減少了40％，效果比較明顯。 ! B* q3 Y: T1 ]. [9 W2 i  J4 f- s

作者: 淡然 時間: 2016-9-30 11:40
謝謝分享，真空度是多少？里面是多少Mpa?

作者: XYDUANZAO 時間: 2016-12-8 16:06
支持樓主一個，多多分享哈

作者: 駱馬湖鐵匠 時間: 2024-3-5 09:16
樓主威武，現在還在社區活動嗎？

作者: 破小孩 時間: 2025-5-8 09:00
感謝樓主分享資料，目前在學習真空方面的知識，網上資料不好找。

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