邓贵德^*，李  伟⁺，赵九峰^*，孙亮^*，胡斌^*
*（中国特种设备检测研究院，北京 100013）⁺（太原理工大学，太原 030024)

　　摘要：长管拖车是一种气体运输车辆，近年来被广泛用于输送压缩天然气、氢气、氦气等工业气体。长管拖车一般装配有8~11只大容积钢制无缝气瓶，气瓶通过配管和阀门连通在一起共同输送压缩气体，气瓶两端瓶口通过外螺纹与法兰螺纹连接，法兰通过螺栓固定在支撑框架上，支撑框架又与拖车底座相连，从而将气瓶固定于拖车之上。在工作过程中长管拖车气瓶通常会受到内压、自重载荷，以及拖车行驶过程中启动、加速、制动等产生的运动惯性力载荷。此外，由于受大容积气瓶弯曲度、不圆度的影响，气瓶还可能承受因偏离静平衡位置产生的扭转载荷作用。为了防止气瓶在扭转载荷作用下发生转动影响管路和阀门安全，部分生产厂家采用了在气瓶瓶口外壁开销孔、装销钉的方式固定气瓶。由于瓶口开孔的存在，这种固定方式可能会削弱气瓶强度，因而有必要分析气瓶瓶口开孔等对长管拖车气瓶结构应力的影响。
本文基于有限元软件ANSYS Workbench,建立了带瓶口销孔、固定销钉、支撑框架的长管拖车气瓶三维计算模型，进行了内压、自重、扭矩、运动惯性力等多种载荷作用下的长管拖车气瓶应力分析。研究结果表明：由于开孔削弱和应力集中的影响，内压载荷下瓶口开孔区域的应力普遍大于邻近区域，但与气瓶筒体应力相比仍处于低应力水平；运动方向的惯性力载荷主要由瓶口和法兰联接上近瓶肩处的局部区域承担，在远离该区域内的瓶口上开销孔不会明显影响气瓶承受运动方向惯性载荷的能力；在内压、自重、扭矩以及垂直于运动方向惯性力载荷等多种载荷共同作用下，气瓶瓶口销孔区域应力显着增大，最大可达瓶体最大应力的94.3%,不过最大应力仍然出现于气瓶筒体内壁面。尽管瓶口的开孔确实削弱了长管拖车气瓶瓶口强度，但是削弱后的气瓶瓶口强度仍然高于气瓶瓶体强度，因而部分生产厂家采用的这种在气瓶瓶口外壁开销孔、装销钉气瓶固定方式不会影响长管拖车气瓶的整体强度。
关键词：气瓶，长管拖车，运动惯性力，应力分析，有限元
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邓贵德：dengguide@csei.org.cn

责任编辑：赵泽南

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