筒体和封头是压力容器的重要基础件。食品领域的通用啤酒发酵罐、能源领域的石油及石油产品储罐、石化领域的加氢反应堆、核领域的钢制安全壳、火箭液氢液氧等高端设备等设备在航空航天领域，储罐、气缸和封头都发挥着重要作用。
如何在节省材料的同时安全地设计气缸和气缸盖仍然是压力容器行业的重点关注点。浙江大学能源工程学院郑金阳院士和陈志平教授团队历时13年科研，在降低制造成本的同时，独立提出了轴压筒屈曲设计方法和内压椭圆/盘头设计方法。确保安全。该方法已被纳入最近发布的两项国家标准，为压力容器行业的标准化做出了贡献。
攻坚克难，自主研发新方法
圆柱形和椭圆形/沉头被广泛使用，其设计迭代可以追溯到20 世纪初的美国机械工程师协会(ASME) 锅炉和压力容器标准。世纪。近百年来，中外学者不断研究轴压缸和内压椭圆/盘头的失效问题，并提出了多种设计方法。但这些方法均基于弹性理论或理想弹塑性理论，存在失效预测精度低、设计计算复杂、冗余度大等问题。
迄今为止，我国轴压气缸和内压椭圆/盘头的设计长期采用ASME方法。自主研发周期长、成本高、难度大。
另一方面，定制测试所需的工具需要很长时间。测试，尤其是大型旅行车的测试，通常需要很长的准备时间。另一方面，压力容器的破坏性试验往往是一次性的，试验样品爆炸破坏后不能重复使用。确保测试数据真实有效，需要在测试前做好充分、彻底的准备。最轻微的错误都可能导致失败。郑金阳表示，开展科研就是满足国家重大需求，同时继续与产业界紧密合作，深入挖掘，即使是坐以待毙，也要长期面对困难。长椅。”
针对以往设计方法的不足，团队创新性地采用弹塑性理论，对轴压缸屈曲和内压椭圆/盘头失效的全过程进行了系统细致的理论分析。同时，基于理论研究成果，团队同时对轴压缸屈曲和内压椭圆/盘头失效全过程进行了百余项工业规模破坏性试验。检测设备最大直径达到5000mm，可以最大程度模拟工业生产的真实情况。
“只有理论与实践相结合，通过详细的理论分析和充分的技术论证，才能确保新方法安全有效，真正解决行业面临的实际问题。”李克敏说。该大学能源工程杰出副研究员。经过13年的反复理论分析和实际数据验证，团队发现了轴压筒屈曲、内压椭圆/盘头屈曲、塑性塌陷的失效机理和规律，并成功提出了新方法。这结束了我国长期以来采用美国ASME方法进行轴压缸屈曲和内压椭圆/盘头设计的历史。
为新标准贡献浙大智慧
国家标准是行业发展和产品升级的重要推动力，在各个领域发挥着作用。国家标准的重复对于提高日本压力容器设计技术、保障人民生命财产安全极为重要。 “我一直向团队成员强调，追求‘落地’应该是工程科学研究的最终目标。为此，我有三个严格的标准：‘成果的标准化、技术成果的商业化、成果的转化’。”而国家标准则是科技成果最终落地的重要标志。”郑金阳说。
能源工程系团队成员、副研究员焦鹏表示，“我们希望在保证安全的同时，尽可能减轻重量，实现安全与经济效益的双赢。” ”。我们团队提出的基于失效模式的弹塑性设计新方法具有很多优点。 ”
报道称，这种新方法物理意义明确，易于使用，并提供更高的预测精度，帮助企业在保证安全的同时降低制造成本。例如，在内压椭圆/沉头的设计中，考虑到材料的应变硬化和封头球化强化的新方法可以在确保安全性的同时减少封头壁厚，并重的设计。安全和资源节约的理念。
说起这一重要成果，郑锦阳的第一句话就是“谢谢”。 “我们非常感谢浙江大学提供的这个平台，也非常感谢行业内很多企业的支持，团队的力量非常重要，很多工程试验研究非常复杂，我们唯一可以依靠的就是相互信任。”只有共同努力，汇聚不同的资源和要素，形成合力，才能真正解决问题。 ”
“虽然这个行业是传统行业，但仍然存在很多问题亟待解决，我们会坚持问题所在的方向，找到真正的问题，解决真正的问题，并坚定不移的努力方向。工程领域的目标是产生可操作的成果，为我们的国家、最终为人类社会做出更大的贡献。”郑金阳说。
文字记者：张树凡
部分内容和照片由受访者和能源工程系提供。
今日编辑：鞠新成浙江大学综合传媒中心学生记者团
主编：张树凡周宜莹
版权声明：本文转载于网络，版权归作者所有。如有侵权，请联系本站编辑删除。
