Page 17 - 《真空与低温》2025年第4期

432 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

3.3 冷箱应力分析 胀机设备安装处；最大应力为 72.52 MPa，出现在第
在壁厚 15 mm 情况下，冷箱在正常工况下受 三节筒体入孔开口处，计算结果满足冷箱设计的强
[11]
到的应力和应变情况如图 7 所示。正常工况下，最 度要求 。在实际的加工过程中，要注意这几个最
大变形量为 1.21 mm，出现在第三节筒体的透平膨 大应力和应变出现的位置，认真加工，做好加固。

Type: Total deformation Type: Equivalent（von-Mises）stress
Unit: mm Unit: MPa
Time: 1 s Time: 1 s
2024/11/1 16:50 2024/11/1 16:51
1.210 20 Max 72.524 0 Max
1.075 70 68.495 0
0.941 23 64.465 0
0.806 77 60.436 0
0.672 31 56.407 0
0.537 85 52.378 0
0.403 38 48.349 0
0.268 92 44.320 0
0.134 46 40.291 0
0 Min 36.262 0
32.233 0
28.204 0
24.175 0
20.145 0
16.116 0
12.087 0
8.058 2
4.029 1
−8
2.220 1×10 Min
（a）冷箱变形量 （b）冷箱应力分布情况
图 7 冷箱在正常工况下受到的应力和应变情况
Fig. 7 The stress and strain situation of the cold box under normal operating conditions

大型卧式冷箱内部低温设备多、质量大，在进
厂和安装过程中都需要进行吊装 [12] 。采用图 8 的
吊装方案，需要对吊装过程中冷箱壳体所受的等效
应力和应变情况进行核算。模拟计算中，设置两个

远端位移点，作用于第一节和第三节筒体，除了设
备自重，还有来自吊装设备的瞬时加速度，这种情
况下，称为吊装工况 。计算冷箱受到的等效应力 图 8 冷箱吊装方案
[13]
和应变的情况如图 9 所示。 Fig. 8 Cold box hoisting scheme

Type: Total deformation Type: Equivalent（von-Mises）stress
Unit: mm Unit: MPa
Time: 1 s Time: 1 s
2024/11/20 15:40 2024/11/20 15:41
2.352 800 Max 80.215 000 Max
2.095 000 76.205 000
1.837 300 72.195 000
1.579 500 68.185 000
1.321 800 64.175 000
1.064 000 60.164 000
56.154 000
0.806 260 52.144 000
0.548 500 48.134 000
0.290 750 44.124 000
0.033 002 Min 40.114 000
36.104 000
32.094 000
28.084 000
24.074 000
20.064 000
16.054 000
12.044 000
8.033 800
4.023 800
0.013 737 Min
（a）冷箱变形量 （b）冷箱应力分布情况
图 9 冷箱在吊装工况下受到的等效应力和应变情况
Fig. 9 Equivalent stress and strain of the cold box under lifting conditions