碟形端部优化设计对激光增材制造压力容器结构件温度分布和力学性能的影响
简介：本研究基于 Solidworks 建模与 ANSYS 有限元分析,对比分析了圆顶端部封头与碟形端部封头压力容器在 0.7 MPa内压、−253℃内温下的温度分布和力学性能差异.结果表明:两者温度场整体形态相近,但峰值大小与位置不同.圆顶端部封头最高温度(30.97℃)位于端盖内侧中部,碟形端部封头最高温度(28.87℃)位于端盖/内罐连接平面;圆顶端部封头压力容器的最大等效应力出现在筒体外表面的圆弧过渡段,为 161.43 MPa,碟形端部封头压力容器的最大等效应力则位于底座与地面连接处的约束区域,为 160.25 MPa.碟形端部封头压力容器通过过渡圆弧结构优化应力梯度,显著降低高应力区域面积及变形量,其最大变形量降低至 0.217 5 mm,且疲劳寿命达 25 486 次循环,较圆顶端部封头压力容器(19 094 次循环)提升了 33%.本研究揭示了结构设计对温度分布、局部应力分布与疲劳性能的关键影响,表明碟形端部封头因分段承载特性在均温性、刚度、抗变形及抗疲劳方面更具优势,为压力容器优化设计提供了理论依据.展开
关键词：压力容器增材制造碟形端部封头结构优化有限元计算
资助基金：浙江省科技计划尖兵项目;浙江理工大学青年创新专项项目
在线出版日期：2026-03-24 （网站首发日期）
