两种圆筒径向大开孔接管补强计算方法的对比分析

对比GB150—2011中开孔补强分析法与HG/T 20583—2011中开孔补强压力面积法对圆筒径向大开孔补强计算结果的异同,并结合理论基础与设计准则,分析结果偏差的原因。     

筒体轴向斜接管开孔补强计算的探讨

利用ANSYS有限元软件,对不同倾角斜接管与当量径向接管进行有限元应力对比分析,阐述了当轴向斜接管倾斜角过大,其接管与筒体连接处的弯曲应力不能忽略,如采用等面积补强方法进行开孔补强计算会存在一定风险。     

压力容器非径向斜接管开孔补强研究

压力容器由于工艺需求,需要设置非径向倾斜接管,使用常规设计软件无法计算。运用ANSYS有限元分析软件对压力容器筒体上的非径向倾斜接管结构进行应力分析,对接管与设备连接区应力线性化处理,获得了压力容器接管连接区应力分布,结果表明筒体上非径向倾斜接管开孔补强合格。     

开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响

国内外大多数压力容器设计标准规范中开孔补强计算是以有效厚度进行计算的,但GB 150.3-2011标准中计算外伸、内伸接管有效补强高度时,是以接管名义厚度计算的,由于名义厚度中包含了厚度附加量,不符合强度计算理论。通过对一台氯气缓冲罐接管开孔补强计算进行对比说明,按GB 150.3-2011标准计算开孔补强满足强度要求,如采用接管有效厚度进行计算,则不能满足强度要求,建议GB 150.3-2011标准中开孔补强计算以接管有效厚度作为计算依据。     

接管轴向载荷对内压圆筒强度性能的影响

采用有限元方法分析了接管轴向载荷对内压作用下开孔-接管区各个截面的弹性应力集中、应力分布以及结构的塑性极限内压的影响规律。分析结果表明,接管轴向载荷对内压圆筒弹性应力分布、内压承载能力有一定的影响,轴向载荷使横向截面最大应力出现的位置不断变化;轴向推力能减小应力集中系数和增强开孔-接管区的承载能力,轴向拉力能增大应力集中系数和降低开孔-接管区的承载能力。     

内压圆柱壳内伸式接管补强结构应力分布

针对内压圆柱形容器大开孔率内伸式接管补强结构,进行了三维线弹性有限元应力分析,得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力分布规律。以DXF格式文件为中介,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力集中系数,为研究其应力集中系数规律奠定了基础。     

组合载荷作用下开孔-接管区弹性应力试验研究

带接管内压圆筒通常受到内压和接管弯矩的共同作用,接管附加的弯矩载荷会影响内压圆筒开孔-接管区的强度性能。对4台不同di/Di比值的带径向接管圆筒压力容器在组合载荷作用下开孔-接管区弹性应力进行了试验研究,考察了内压和接管面内弯矩、内压和接管面外弯矩共同作用下开孔-接管区的弹性应力分布、应力集中以及2种载荷之间的相互影响规律。研究结果表明,接管附加弯矩载荷显著增加了承压容器在开孔-接管区的应力集中,且应力集中随开孔率的大小而变化,开孔率小的模型,接管弯矩变化对内压作用下各截面应力集中的影响较大;内压变化对接管弯矩作用下各截面应力集中的影响是开孔率大时影响相对较大,但关系不是很明显。     

圆筒径向开孔接管边缘处一次应力控制值的探讨

JB 4732—2005标准中的应力分类法针对不同类型的应力给出许用极限。一次应力SⅡ和SⅢ的许用极限为设计应力强度的1.5K倍。文章采用大型通用有限元软件ANSYS,对带径向开孔的圆筒进行弹性应力分析,取得两条路径上的膜应力和膜+弯应力,再对圆筒进行极限载荷计算,分析比较2种方法的计算结果,发现一次应力控制值随着开孔率的增加而增大。另外,对于开孔率较大的结构,SⅡ、SⅢ按1.5K控制,显得较为保守。     

大型油罐罐壁开孔补强应力分析

简述了大型油罐罐壁开孔补强的基本设计原则,运用通用有限元程序ANSYS模拟计算大型油罐开孔补强处的应力状况,对比有补强圈和没有补强圈时的计算结果,得到了补强圈周围的应力分布规律.在证明了验算模型正确性的基础上,通过改变孔径的尺寸,进一步计算分析孔径大小与补强圈周边应力分布的关系.由于接管内伸长度会对应力的分布产生影响,在本文中也计算了不同接管内伸长度的模型,得出接管内伸长度与孔边最大应力值的关系,为合理设计开孔补强提供了参考.     

2017年第7期导读

<正>本期论文广场栏目中,开孔补强计算时接管厚度附加量对计算结果的影响一文,通过对一台氯气缓冲罐接管开孔补强计算进行对比说明,按GB150.3-2011标准计算开孔补强满足强度要求,如采用接管有效厚度进行计算,则不能满足强度要求,建议GB 150.3-2011标准中开孔补强计算以接管有效厚度作为计算依据。钢制矩形料仓加劲肋组合截面特性计算、LNG管廊多模块联合试压技术研究、Docking guide海上安装技术研究、某炼厂U型管换     

压力容器大开孔补强结构强度有限元分析

运用压力面积法和ASME法计算分析了一受内压模型容器筒体大开孔补强结构,用极限分析法求出其极限载荷和设计载荷,并用分析设计法进行了验证。通过比较和分析可知,由于压力面积法中没有考虑弯曲应力的限制,将其用于大开孔补强设计时有时不可靠。实际压力容器大开孔补强结构应有较大的安全系数,用ASME法和有限单元法进行大开孔补强设计是合理和安全的。     

基于薄壳理论的焊接金属波纹管失弹机理研究

依据弹性薄壳理论中应变位移关系以及材料的应力松弛理论,导出了机械密封用焊接金属波纹管在实际工况下的失弹方程,得到了波纹管的失弹曲线。根据试验得到的材料应力松弛曲线,确定了材料在工况温度下的应力松弛参数值。在ANSYS Workbench中对波纹管失弹进行有限元分析,将有限元分析结果与理论计算结果对比。研究结果表明,理论计算公式能较好地描述波纹管长期在高温下工作的失弹现象,有限元分析验证了采用弹性薄壳理论建立失弹方程的正确性,可为波纹管的可靠性研究提供依据。     

平封头双开孔接管结构有限元应力分析

平封头开孔接管区结构不连续,应力分布复杂,导致局部应力集中。利用有限元软件ANSYS,采用线弹性分析方法和极限载荷分析方法对平封头双开孔接管结构进行计算分析,将接管轴向拉力、轴向推力分别与内压耦合,得到了平封头双开孔接管结构应力分布及变化规律。计算分析结果表明,接管轴向拉力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变大,应力集中程度提高,降低了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力;接管轴向推力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变小,提高了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力。     

压力容器壳体上矩形大开孔的间隙有限元分析

间隙单元是一种近年来出现的高级有限单元。它能更真实地模拟两侧固壁间的间隙 ,从而得到更加精确的有限元应力分析结果。本文对卷染机蒸罐受压筒体矩形大开孔结构中补强圈和筒体之间的间隙 ,在使用间隙单元模拟和不使用间隙单元分别计算后 ,得到使用间隙处非连续应力场的强度评定方法进行了探讨。经过强度评定计算 ,本文卷染机蒸罐矩形大开孔结构是安全的。     

容器壳体切向接管区应力数值计算和强度分析

针对某容器壳体上切向接管结构的应力计算和强度分析问题,应用有限元理论和方法,建立数值计算模型,采用ANSYS进行应力计算,得到了详尽的应力场。在应力分析的基础上,按照分析设计的思想对接管区应力进行分类和强度评定。应力计算结果显示,在接管区多个部位存在着较高的局部应力。强度评定结果表明,接管区的强度满足要求。     

釜式重沸器锥壳上开设人孔分析

对釜式重沸器斜锥壳上开设人孔的结构建立了简化力学模型,并进行了有限元计算,发现该结构的最大应力强度点发生在斜锥壳开孔与接管的连接区,且位于斜锥壳具有最大倾斜角的经线上靠近大端筒体侧的接管内壁。对几组人孔的分析计算及应力强度评定结果表明,该结构人孔接管及斜锥壳壁厚需要有一定的裕度才能满足强度要求。此类结构可行,建议进行详细的应力分析以保证结构的安全性。     

有限元分析开孔补强结构

在压力容器开孔补强的理论分析中,通常假设在补强圈与容器壳体之间没有接触。利用ANSYS对某开孔压力容器进行参数化建模并完成了优化设计,由有限元结果与试验数据的比较表明有接触假设的有限元方法对于应力场分布能够产生更好的理论预测。     

斜拉索管桥几何非线性分析的三维有限元模型

根据斜拉索管桥的实际结构特点,建立了三维有限元计算模型。针对输送管道的薄壁结构特征,在弹性薄壳理论的基础上,引入Karman挠曲系数以及应力增强系数,建立了曲管单元的计算模型;同时考虑了斜拉索的垂度效应、边界条件等结构参数对斜拉索管桥的影响。结合实例,对恒载作用下斜拉索管桥的结构、几何形状与内力进行了仿真计算,数值计算结果与实测结果吻合,说明应用该有限元模型能够精确进行几何非线性分析。     

ASME法与压力面积法在压力容器大开孔补强设计中的分析与比较

针对压力容器两种大开孔的补强计算方法——压力面积法和ASME法,介绍了两种方法的适用情况,分析了两种方法的异同,考证了ASME法计算公式的理论依据和由来,通过对某容器大开孔结构的两种方法进行计算比较,显示了其间的重大差异。并利用有限元分析,将孔边弯曲应力作为一次应力进行校核,证明ASME法的正确性。通过改变接管的壁厚,利用ASME法对容器大开孔结构进行重新的开孔补强计算。     

固井压裂用TH泵泵头体有限元分析及材质选用

针对固井压裂泵泵头体的开裂失效问题 ,运用弹性力学有限元法 ,利用Pro/ME CHANICA软件对TH泵泵头体进行了有限元分析计算 ,获得其内腔的应力大小和应力幅分布规律。计算得到TH泵泵头体在使用工况下内腔的合成应力Δσ =2 90MPa。由此确定TH泵泵头材料为 34CrMo4A。该材料经调质处理后 ,得到稳定的综合机械性能 :拉抗强度σb≥ 85 0MPa ,屈服强度σs≥ 6 5 0MPa ,延伸率δmin≥ 10 % ,断面收缩率 ψ纵 ≥ 4 5 % ,ψ横 ≥ 32 % ,常温冲击值αkv(2 0℃ )≥ 32J ,低温冲击值αkv (- 2 0℃ )≥ 2 1J ,布氏硬度 2 70～ 312HB ,满足TH泵泵头体使用要求。