内压碟形封头塑性垮塌压力预测方法

塑性垮塌是内压碟形封头设计必须考虑的重要失效模式之一,精准预测塑性垮塌压力有助于避免碟形封头发生塑性垮塌事故。考虑材料应变硬化的影响,从有限元分析、公式计算、试验验证三方面开展内压碟形封头塑性垮塌压力预测方法研究。采用基于弧长法的非线性有限元技术,建立考虑应变硬化的碟形封头塑性垮塌压力预测数值模型。在前人研究基础上,推导出碟形封头塑性垮塌压力计算公式。汇总文献中16个碟形封头爆破试验数据,对提出的预测方法进行验证分析。结果表明:公式计算、有限元分析与试验结果吻合良好,验证了碟形封头塑性垮塌压力的有限元模型和公式计算的可靠性和准确性。为建立考虑材料应变硬化的防止碟形封头塑性垮塌的设计方法提供技术支撑。     

凸形封头型式法兰联接螺栓的强度

总结、分析和解决了几类承受内压的零部件、机械装置、设备的螺栓联接,在采用各种封头型式,尤其是凸形封头时,其单个螺栓的强度计算,具有一定的实用价值。     

封头设计中给出最小厚度的必要性

GB150-1998《钢制压力容器》和JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》规定：对于按规则设计的封头,成形封头实测的最小厚度不得小于封头名义厚度减去钢板厚度负偏差C1,因为封头名义厚度包含设计者按钢板规格向上圆整值,将造成封头人为增厚。增加了制造厂毛坯重量,影响了企业经济效益。因此提出在设计中给出封头设计的最小厚度（设计者考虑了圆整值）,并以设计者给出的封头设计的最小厚度作为封头成形厚度的最小值（成形封头实测的最小厚度）。     

内压锥形封头的壁厚计算

1 受内压无折边锥形封头的壁厚计算 GB150—89《钢制压力容器》对受内压无折边锥形封头大端的设计是:首先按图5—11确定是否需要在连接处进行加强,若无需加强,封头大端锥壳厚度按式(5—7)确定;若需要增加厚度予以加强时,则在锥壳与圆筒之间设置相同厚度的加强段,加强段厚度按式(5—8)确定。式中,应力增值系数系数Q查阅图5—12。 经分析比较,认为受内压无折边锥形封头     

锥形封头过渡段应力的理论分析与设计方法

对折边锥形封头的过渡段部分进行应力分析，提出以无矩理论为基础的常规设计方法，并与现行常规设计方法（国家标准ＧＢ１５０－８９《钢制压力容器》所规定的方法）进行比较，同时研究了计算厚度公式，探讨了现行规范中有关设计公式的来历，为折边锥形封头的设计提供理论依据。     

压力容器球冠形中间封头的应力分析与设计方法

在我国压力容器标准GB 150.3—2011和JB 4732—1995中,圆柱形压力容器球冠形中间封头的设计方法给出了适用范围为压力p和材料许用应力S_m的比值p/S_m≥0.002的设计系数Q曲线。目前,该方法的适用范围已经不能满足设计的要求,工业界希望得到适用范围更广的设计方法。本文基于弹性薄壳理论,给出了圆柱壳连接球冠形中间封头的应力分析方法。考虑封头凹面受压p_1≠0或凸面受压p_2≠0两种极端情况,对其作应力分析,将设计曲线中p_i/S_m(i=1,2)的范围由≥0.002拓展至≥0.001,并通过有限元解验证了该设计方法的可靠性。     

凸形封头上任意点高度的确定（上）

压力容器和微压容器用的封头,多为凸形封头。凸形封头包括椭圆形、碟形、无折边球形和半球封头四种。通常在封头上需安装接管或固定某些零件,因此要计算在距封头轴线不同位置的高度。尤其接管与封头相交的相贯线必须确定,才能解决管与封头相交处的形状。通常的计算法和放样下料法很复杂,本文提供图表计算法,简单适用,通用性好,可供从事下料及安装工人和技术人员参考。     

组合载荷作用下碟形封头的稳定性分析

对于受外压和局部载荷联合作用下的压力容器封头稳定性设计问题,以低温液化气体储罐的外筒体为例,采用有限元方法,对受外压及支座反力作用的碟形封头进行了线性和非线性稳定性分析,计算了封头的临界失稳外压和临界失稳轴向力并考察了支座垫板的作用。结果发现对于常见的3支座或4支座,支座的存在对封头的临界失稳外压几乎没有影响;封头因外压发生失稳和因轴向支座反力发生失稳是互相独立的;支座上有无垫板对封头的临界失稳外压影响不大,但垫板能够提高封头的临界失稳轴向力。此外,为便于工程设计,给出了不同直径和厚度的碟形封头临界失稳支座反力。     

外压凸形封头的计算问题

凸形封头承受外压(凸面受压)时,一般说来有图算法(或类似的公式法,如BS5500)或是图算法与系数法并列,取其大值者,如美国ASME压力容器规范第Ⅷ卷第一册、BS3915、苏联Bnxmah著《石油炼厂设备设计与计算》等均属此。但是系数法中系数的取值是各不相同的。如ASME规范第Ⅷ卷第一册取值为1.67,BS3915取值为1.2,Bnxmah则取值为1.7。我国《钢制石油化工压力容器设计规定》(以下简称《设计规定》)在1977年版中,也采用图算和系数法并列,系数取值为1.2。从1982年版开始,只采用图算法,取消系数法。是否应该保留系数法,这是目前有争议的     

对凸形封头最小厚度验收标准的看法和建议

在长期使用GB150—1998《钢制压力容器》和JB／T4746—2002《钢制压力容器用封头》标准的过程中，发现标准中关于凸形封头最小厚度的验收规定存在一些问题，易产生误判，造成不必要的损失。本文提出对这些问题的看法并提出若干修改建议。     

薄壁凸形封头拉伸过程中起包分析及防止方法

各类压力容器的薄壁凸形封头(一般指D_p-D_n>45S,D_p为封头展开直径、D_n为封头内径、s为板料厚度)在拉伸过程中的起包现象(见图1)严重影响着产品质量。国家劳动总局颁发的《压力容器安全监察规程》中,对容器的设计、结构、选材都有严格的规定。     

内压圆筒厚度计算公式分析讨论

GB 150—2011中采用的是弹性失效准则,规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计。JB 4732—1995中规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计,设计压力p>0.4[σ]t时按Tresca全屈服压力进行设计。比较研究表明:基于弹性失效准则时,中径公式算出的厚度最薄;基于塑性失效准则时,中径公式算出的厚度最厚;当径比较小时,按Tresca全屈服压力和中径公式算出的内压圆筒厚度相差很小,在工程设计中,可以统一采用Tresca全屈服压力计算内压圆筒壁厚。     

二辊矫直机凸辊辊形参数的研究

为满足高速、高精度地矫直棒、管材的要求,二辊矫直机在矫直棒、管材时,棒、管材与矫直辊应全部接触.提出了满足此要求的二辊矫直机的凸辊辊形曲面的计算公式.现有的辊形曲线计算公式以凹辊辊形的设计计算为主,且繁而复杂.这里提出的凸辊辊形曲面设计公式计算简单、方便,为二辊矫直机辊形设计提供了一种新方法.     

锅炉受压件强度的可靠性设计

提出了锅炉受压件强度的可靠性设计方法。该方法以现有的锅炉受压件强度计算公式为基础，考虑了设计量离散性的影响，使用可靠性分析法确定锅炉受压件强度设计的可靠度。介绍了锅炉受压件强度设计量分布参数的确定方法和可靠性计算模型。给出了锅炉管子。管道、圆筒形集箱，锅筒筒体和封头的可靠性设计方法及应用实例     

弹流理论膜厚的计算和研究

利用Herrebrugh给出的无量纲最小油膜厚度和弹性参数的数值计算结果,得出了在弹性-等粘润滑状态下,两者之间的关系式。在弹性-变粘润滑状态下,对Dowson油膜厚度公式进行了修正,给出了新的油膜厚度公式。计算结果表明,提出的油膜厚度计算公式计算结果更符合实测值。     

压力容器球冠形端封头的应力分析与设计方法

GB 150.3—2011和JB 4732—1995(2005年确认)给出了圆柱形压力容器球冠形端封头的设计方法,适用范围为内压与许用应力比值p/Sm≥0.002。由于该类结构通常被应用于设计压力很低的容器,工程界希望给出更薄壳的设计方法。介绍了该标准设计方法的理论依据。运用弹性薄壳理论,给出了圆柱壳连接等厚度球冠形端封头的应力分析公式,进行了有限元对比,据此提出可拓展上述现有标准中的工程设计曲线的适用范围,内压与许用应力比值p/Sm由0.002拓展至0.001。基于弹塑性大变形的有限元屈曲分析,说明了其安全性。     

封头成形减薄量与设计计算一致性的探讨

封头设计计算时,把封头最小成形厚度与有效厚度有机结合起来,才能保证设计规定的封头最小成形厚度得以有效计算和验证,避免计算出的最大允许工作压力偏大而存在安全隐患。     

EJMA 第9版（含2011增补）无加强型波纹管环向膜应力公式的进一步推导和修订

在结合2013年第8期《压力容器》杂志刊登的《关于EJMA第9版（含2011增补）环向膜应力公式的修订探讨》一文的基础上,仅对U形波纹管环向膜应力公式进行了深入的推导,发现部分计算考虑不全面或有误,且未考虑外压对计算公式的影响。逐一对原标准公式及前文修订的公式进行了进一步的修订。后续将对加强型与Ω形波纹管进一步推导和修订。     

内压椭圆筒壁厚简化计算

椭圆筒内压容器在轻工、化工、医药、运输等行业中应用很多,其中又以等壁厚椭圆筒居多。但是现有的国内外压力容器设计规范中,对内压椭圆筒只给出了最大应力校核公式,而利用这些校核公式,无法进行直接壁厚设计计算。为了简化计算,本文在力学和数学基础上推导出了简便、直接的等壁厚内压近似椭圆筒壁厚计算公式。     

内压椭圆筒壁厚简化计算

椭圆筒内压容器在轻工、化工、医药、运输等行业中应用很多,其中又以等壁厚椭圆筒居多。但是现有的国内外压力容器设计规范中,对内压椭圆筒只给出了最大应力校核公式,而利用这些校核公式,无法进行直接壁厚设计计算。为了简化计算,本文在力学和数学基础上推导出了简便、直接的等壁厚内压近似椭圆筒壁厚计算公式。