一點關于真空設備設計的資料

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3 s$ [7 Y0 y) ^  ], b7 s    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。
' N" p+ A5 @& h& c2 X% {" ~一。真空設備制造工藝技術標準規范全書
    http://pan.baidu.com/s/1i48cq81
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二。此類問題用軟件分析要簡便可靠的多，下面是個例子。
1 O; H& A0 Z0 i真空箱強度的分析與優化
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。

一、真空箱的結構和工作條件
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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。


二、建立有限元模型

# f: E( a" p3 K. g3 n. G1.模型簡化及相關參數
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: x4 ~4 ]' W/ k) W, Y* G( T) H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。
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/ W" J& T( n/ A2 i! s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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8 ^' ^/ {, I; m! H; p1 i2.網格劃分及有限元分析

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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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。

) t, p5 H9 |* B- b% g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。

* M2 Q! ?1 S& D0 c! L. p8 t, r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。
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從圖中可以得到：工作應力σmax=308 MPa，
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$ G, V! Z/ V! N$ S$ n所以，當強度剩余系數g2時，即可以滿足使用要求。


三、優化設計

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。

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。

8 p/ f+ Y' S3 G. s查看*.f06文件，優化的詳細結果如下：
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5 a3 Z7 X; r# V2 `7 Q5 a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。

3 J% [* E4 z2 ?. V8 N  R8 F經過優化設計后，真空箱重量由13120Kg減小為7897Kg。
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四、小結
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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。
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淡然

謝謝分享，真空度是多少？里面是多少Mpa?
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駱馬湖鐵匠

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