Diseño y Proceso de Fabricación de un Nuevo Tipo de Estructura de Casco Esférico de Presión para Aguas Profundas
Autores: Jing, Yang; Kong, Chenghai; Guan, Jingchao; Zhao, Wei; Fukuchi, Apollo B.; Zhao, Xilu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño y Proceso de Fabricación de un Nuevo Tipo de Estructura de Casco Esférico de Presión para Aguas Profundas
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Estructuras de cascarones esféricos
Cascos de presión de aguas profundas
Propiedades mecánicas
Método integral de formación por hidro-abultamiento
Experimento de formación
Análisis de aplastamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las estructuras de cascarones esféricos son la forma más adecuada para los cascos de presión en aguas profundas porque tienen propiedades mecánicas ideales para manejar presiones simétricas. Sin embargo, el requisito de precisión de forma para un casco en una estructura de cascarón esférico sometido a presión en aguas profundas es extremadamente alto. Incluso una ligera asimetría puede degradar significativamente sus propiedades mecánicas. En este estudio, se propone un nuevo tipo de estructura de casco de presión esférico para aguas profundas y su método integral de formación por hidro-abultamiento (IHBF). Primero, se preparan 32 partes de placas metálicas planas y se sueldan a lo largo de sus lados rectos para formar una caja con forma de polígono regular. A continuación, se aplica presión de agua dentro de la caja preformada para crear un recipiente de presión esférico. Realizamos un experimento de formación utilizando un recipiente de presión esférico con un radio de diseño de 250 mm como objeto de investigación de verificación. El radio del recipiente de presión esférico obtenido del experimento de formación es de 249.32 mm, el error respecto al radio de diseño es del 0.27%, y la redondez de la superficie esférica es de 2.36 mm. Realizamos un análisis de aplastamiento utilizando presión externa uniforme para confirmar las características de aplastamiento y pandeo del recipiente de presión esférico formado. Los resultados muestran que el endurecimiento por trabajo aumentó la carga de aplastamiento y pandeo del recipiente de presión esférico, por encima de la de la estructura de cascarón esférico convencional. Además, se establece que los defectos locales y el tamaño de la línea de soldadura afectaron de manera significativa y leve la carga de aplastamiento y pandeo del casco de presión esférico, respectivamente.
Descripción
Las estructuras de cascarones esféricos son la forma más adecuada para los cascos de presión en aguas profundas porque tienen propiedades mecánicas ideales para manejar presiones simétricas. Sin embargo, el requisito de precisión de forma para un casco en una estructura de cascarón esférico sometido a presión en aguas profundas es extremadamente alto. Incluso una ligera asimetría puede degradar significativamente sus propiedades mecánicas. En este estudio, se propone un nuevo tipo de estructura de casco de presión esférico para aguas profundas y su método integral de formación por hidro-abultamiento (IHBF). Primero, se preparan 32 partes de placas metálicas planas y se sueldan a lo largo de sus lados rectos para formar una caja con forma de polígono regular. A continuación, se aplica presión de agua dentro de la caja preformada para crear un recipiente de presión esférico. Realizamos un experimento de formación utilizando un recipiente de presión esférico con un radio de diseño de 250 mm como objeto de investigación de verificación. El radio del recipiente de presión esférico obtenido del experimento de formación es de 249.32 mm, el error respecto al radio de diseño es del 0.27%, y la redondez de la superficie esférica es de 2.36 mm. Realizamos un análisis de aplastamiento utilizando presión externa uniforme para confirmar las características de aplastamiento y pandeo del recipiente de presión esférico formado. Los resultados muestran que el endurecimiento por trabajo aumentó la carga de aplastamiento y pandeo del recipiente de presión esférico, por encima de la de la estructura de cascarón esférico convencional. Además, se establece que los defectos locales y el tamaño de la línea de soldadura afectaron de manera significativa y leve la carga de aplastamiento y pandeo del casco de presión esférico, respectivamente.