医用氧舱壳体封头矩形大开孔有限元分析计算

医用氧舱封头矩形大开孔的尺寸超出GB150－1998《钢制压力容器》的开孔和补强计算的适用开孔范围。本文给出了有限元计算和分析，应力和应变在允许范围之内。     

对凸形封头开孔位置及其补强计算的分析

从凸形封头的壁厚设计原理、开孔补强准则和有关容器规范的制订依据出发，分析了对凸形封头是否必须限制其开孔位置的依据，认为按照主要参照ＡＳＭＥⅧ－１的我国现行容器规范封头设计公式和等面积补强准则，在区别开孔所在位置并按封头在该处的计算壁厚进行补强设计之后，并无必要对开孔位置进行限制；而若采用除等面积补强之外的其它补强准则，则应根据各准则的制订依据对开孔位置进行限制；并认为凸形封头的危险区并非在顶部而是在转角过渡区，不加具体分析、笼统地认为可以或不可以在转角过渡区开孔是不妥当的。     

椭圆封头受力及计算

封头是压力容器上必不可少的重要组成部件,常见的包括椭圆形封头、球冠形封头、碟形封头、半球形封头等。其中由于椭圆形封头具有受力合理、制造方便等优点,故在工程上应用非常广泛。文章主要介绍了椭圆形封头在内压和外压作用下的受力状态、最大应力位置、厚度计算依据及开孔补强计算。     

椭圆形封头外圆轴向开孔补强结构

介绍了在椭圆形封头外圆轴向安装接管的结构,开拓了在椭圆形封头外边缘轴向开孔补强的新领域。     

关于封头最小成形厚度的探讨

封头有效厚度减去开孔处计算厚度之外的多余面积,即A1是计入开孔补强面积的,是开孔补强计算中可作为补强的截面积中重要组成,故封头的最小成形厚度,不能只由封头的厚度计算公式简单的计算,还应考虑封头上的开孔补强计算。本文根据等面积补强法原理和GB150-2011《压力容器》开孔补强计算公式,提出了封头最小成形厚度的计算方法,并以实际计算案例,对此问题进行探讨。     

凸形封头接管位置的分析

<正> 压力容器椭圆形封头和碟形封头开孔接管的位置,在GB 150-89《钢制压力容器》中规定为:开孔的孔边和或外加补强元件边缘距封头边缘的投影距离不少于0.1D_i。在补充的HGJ 16-89《容器强度计算规定》(以下简称《规定》)中规定为:投影距离小于0.1D_i的开孔补强允许采用整体补强,但角度θ应不大于60°(相应为在0.92 D_i处,见表1)。而文献则认为:应取决于所采用的标准对开孔补强设计方法的规定,并应对0.8 D_i区域内外分别处理。     

对凸形封头上限制开孔位置合理性的分析

在生化工程,高分子材料工程以及精细化工等行业,经常遇到在反应器顶盖上因设置搅拌器机座并要开设工艺用■孔、视孔或人孔等原因而难以满足GB150-89《钢制压力容器》中关于“在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时,椭圆形或碟形封头上开孔的孔边、或外加补强元件的边缘与封头边缘间的投影距离不小于0.1D_■的规定,虽然GB150-89对于无法用常规方法确定结构尺寸的受压元件,允许采用以应力分析为基础的设计(包括有限单元分析)、验证性试验分析和用可比的已投入使用的结构进行对比的经验设计,但是往往由于客观条件限制等原因,设计人员总是遵守0.1D_1的规定,把封头转角过渡区视为开孔的禁区,给用户带来一定为难。本文试从凸形封头的壁厚计算和开孔补强设计所依据的基本原理出发,分析GB150-89对开孔位置作出上述限制的合理性。     

开孔

开孔形状压力容器上开孔最好是圆形、椭圆形或长圆形。长圆形开孔是由两平行边和半圆形端部所形成的,用管子或一圆形接管的开孔,其轴线不与容器壁或封头相垂直,在设计上可以考虑为一椭圆形开孔。开孔可以是上述以外的其它形式(见规范UG-36)。开孔大小正确加强的开孔在尺寸上没有限制,但是,圆筒形壳体的封头上开孔大于封头内径一半以     

标准椭圆封头上的定点和接管夹角

在椭圆封头开孔设计中,常需确定开孔点的位置,通常是由x求y,如封头有非径向接管时,则在开孔补强计算时需计算接管轴线与封头表面法线的夹角θ。(见CD130A1.3-84) 使用本表可查出标准椭圆封头(JB1154—     

按ASME规则设计酸冷器时阴极开孔的补强

在按ASME规则进行酸冷器设计时,强度计算必须要考虑封头上的开孔补强。介绍ASME规则下等面积补强法在阴极开孔补强上的几种应用实例,根据计算结果,在设计时合理选用。     

基于RCC-M规范的压力容器开孔补强计算

容器壳体或封头上的开孔会削弱容器壁的强度,且在开孔附近会形成应力集中,因此需要对容器开孔进行补强设计。RCC-M规范是压水堆核岛压力容器设计的常用规范,本文介绍了基于RCC-M规范的容器壳体开孔补强计算方法和补强要求,并结合具体算例讲解所需补强面积、补强边界、可用作补强金属的计算方法,为类似化工容器的设计计算提供了参考。     

凸形封头非中心部位开孔补强计算方法探讨——兼谈HGJ 16-89的计算方法

本文在对HGJ 16-89“非中心部位开孔”进行分析的基础上,指出其使用的局限性和不足之处;并认为如按ASME规范开孔补强的有关规定对GB 150作出修改后,即可把斜接管、非径向接管以及凸形封头的非中心部位开孔的补强计算统一在一个标准以内。     

法兰对压力容器大开孔补强计算结果的影响

大开孔补强是压力容器分析设计中最为常见的结构,多数有限元模型通常将法兰忽略。通过对比分析发现,对于筒体径向大开孔补强,忽略法兰将导致计算结果过于保守,法兰对开孔补强的增强作用可采用在接管端面增加径向约束的方式近似等效。而对于成型封头大开孔补强,忽略法兰导致部分计算结果偏于冒进。此外,还对造成这种影响的原因进行了讨论。     

接管弯矩作用下筒体—补强圈补强区局部应力的试验研究

本文对接管弯矩作用下压力容器开孔－补强的局部应力进行了试验研究。研究范围包括三台具有不同ｄ／Ｄ比及补强圈补强的试验容器。试验结果表明，在接管弯矩作用下，容 筒体在补强圈补强范围内的局部应力，特别是孔边的应力集中明显降低，但由于几何形状的不连续及焊缝的作用，在补强圈边缘特别是容器横向截面内出现了较大的不连续性应力，试验结果同时表明，接管横向弯矩Ｍ０在容器横向截面内产生的应力比接管纵向弯矩ＭＬ在容器纵     

卧式内压容器筒体特殊开孔补强计算初探

以压力容器薄膜应力为基础,同时引入应力集中因素,对卧式内压容器简体的特殊开孔补强计算进行了探讨。该法只适合于标准椭圆形开孔;至于非标准椭圆形的开孔,则须对长轴两端的应力进行安定性校核计算。     

对美国《锅炉及压力容器规范Ⅷ-1》的理解之九——开孔及其补强计算(之二)

本文是前文的继续。主要就前文中未涉及的问题,如在焊缝上是否允许开孔以及相应的补强计算或探伤措施、圆筒和封头上开有非径向接管时的补强计算等问题作出分析。     

GB150—1998中各受压元件的设计方法（一）

ＧＢ１５０－１９９８《钢制压力容器》已于１９９８年１０月１日正式实验，本文通过ＧＢ１５０新老标准的比较，对新标准中承 内外压的圆筒，球壳，封头及开孔和开孔补强等各受压元件的设计文进行了综述，并讨论了法兰标准的选用问题。     

基于ASME规范核级设备开孔补强计算

压力容器在化工、核电、环保、医药等工业领域广泛应用,为满足工艺操作、容器制造、安装、检验及维修等要求,在设备上开孔是不可避免的。压力容器壳体或封头上的开孔会削弱容器壁的强度,且在开孔附近会形成应力集中,因此需要对容器开孔进行补强设计。ASME BPVC.Ⅲ是核电设备主要技术标准之一,本文介绍了该规范的开孔补强要求,并结合具体算例为类似核级设备开孔补强设计计算提供参考。     

GB150-89封头开孔等面积补强计算表

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GB150—1998中各受压元件的设计方法（二）

ＧＢ１５０－１９９８《钢制压力容器》于１９９８年１０月１日正式实施，本文通过ＧＢ１５０新老标准的比较，对新标准中承受内外压的圆筒，球壳，封头及开孔和开孔补强等各受压元件的设计方法进行了综述，并讨论了法兰标准的选用问题。