接管弯矩对接管受力强度的影响

这些压力容器带有不同规格的接管,接管在承受内压的同时,往往还要承受诸如弯矩、扭矩等复杂载荷条件,这就使得接管的受力变得复杂,而这又无法用常规的设计方法进行计算。本文采用有限元法对椭圆封头中接管弯矩对接管与封头连接处应力进行分析,为类似载荷条件下的接管开孔补强计算提供参考依据。     

接管上外载荷引起的应力集中系数

在压力容器的设计中,不仅需要考虑由于结构的连续性被破坏而引起孔附近的应力集中,通常还需要考虑由管道通过接管而施加于容器上的外载荷,这些载荷会在容器与接管连接的局部区域产生高应力,从而有可能使得该区域的强度不够面使容器失效。本文讨论了压力容器开孔可引起的应力、由外载荷引起的应力集中系数曲线及其应用举例。     

复合载荷下圆柱壳径向接管结构强度性能数值研究

采用有限元数值研究的方法,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器在内压与接管弯矩联合作用下开孔接管区强度性能进行了分析,探讨了内压与接管弯矩联合作用下圆柱壳径向接管结构开孔接管区的弹性应力分布、变形规律和塑性极限载荷关系等。结果表明:对于内压作用下的圆柱壳径向接管结构,联合作用相同大小的接管弯矩时,横向弯矩产生的最大应力增加较纵向弯矩产生的最大应力增加显著,横向弯矩对内压圆柱壳径向接管结构更危险;相同的内压增量在开孔接管区纵向截面产生的最大弹性应力增加较横向截面最大弹性应力增加显著;联合作用一定量的内压能够缓解接管弯矩作用下圆柱壳径向接管结构的变形;内压的联合作用将降低圆柱壳径向接管结构的纵向极限弯矩,联合作用较小的内压能够增加圆柱壳径向接管结构的横向极限弯矩,但影响不显著。     

球形封头接管结构的安全评定与优化

球形封头开孔接管结构是压力容器常用结构之一,由于在封头与接管连接区域会产生应力集中,是压力容器失效的源头。基于ANSYS软件中的APDL语言建立了球形封头与接管连接结构的有限元模型,对该结构在内压和管道外载荷作用下进行了强度分析,并基于JB 4732标准对其进行安全评定,结果发现接管N2与球形封头连接区域的应力不能满足强度要求。基于此,提出了满足强度要求的优化结构,为工程上此结构的设计提供了一定参考依据。     

使管系载荷引起的接管应力最小

压力容器的接管一般是考虑压力载荷,采用等面积补强等理论来设计的。在设计中相连管系对接管施加的外载荷通常是不考虑的。其原因之一是,在压力容器的设计阶段,管系的结构往往还没有确定,因而管系施加的外力也就无法确定。可是,应力分析人员都有这样的体验,在许多情况下,由外载荷引起的接管应力比     

复合载荷圆柱壳径向接管极限载荷参数化分析

采用正交试验设计方法,设计了48组不同几何参数的带径向接管圆柱壳模型,利用有限元分析软件ANSYS对模型进行模拟计算,求得模型在内压与接管纵向弯矩联合作用下的极限载荷,由回归分析法得到复合载荷作用下圆柱壳接管结构极限载荷关系的经验方程。采用有限元计算结果对经验方程进行验证和应用,证明了回归方程和研究方法是可靠的,可用于求解内压与接管纵向弯矩联合作用下圆柱壳接管结构的极限承载能力,为快速求解载荷联合作用下圆柱壳接管结构的极限承载能力提供了研究方向。     

压力容器许用外载荷计算及安全校核

管道传递给压力容器的外载荷会使压力容器管喷处产生局部应力。本文介绍压力容器接管及其连接法兰许用外载荷的计算方法及安全校核。     

组合载荷作用下圆柱壳开孔接管结构设计分析

采用应力分析法和极限载荷分析法,对在内压和支管外力矩作用下的圆柱壳径向开孔接管原结构、加筋结构和接管根部加厚结构进行应力分析和评定。结果表明:较之于原接管结构,接管根部加厚结构承载能力提高明显,而加筋结构在仅受内压时承载能力无甚改善,在组合载荷作用下承载能力有所增加;各接管分析结构基于应力分析法的最大应力位置和基于极限载荷法的最大应变位置并不一致,应力分析法评定结果较为保守,极限载荷法评定结果更合理。     

基于有限元的三通管应力分析与强度评定

通过三通的有限元分析,获得了内压作用下三通的应力分布特性;依据ASME Ⅷ-Ⅱ《美国压力容器规范分析》进行应力强度评定,工程应用表明,采用有限元分析软件能很好地解决设备开孔产生的应力问题,特别是当管口承受复杂外载荷情况下的应力计算.     

开孔补强设计

一、前言在压力容器的设计中,由于工艺操作上的要求,常常要求筒体开孔和连接接管,一般来说,容器除了受内压作用外,在接管上还有各种外载荷及温度的作用,因此,开孔以后不但削弱了器壁强度,并且在开孔周围产生很高的局部峰值应力,其数值很大,通常可达正常应力的三倍,有时达五到六倍。容器的破坏常常是因材质、制造和检验等原因引起的,但是,开孔附近存在这样高的局部应力也是一个相当重     

压力容器开孔和接管设计的探讨

压力容器开孔和接管设计依据国内外大量的理论和科学实验研究工作。近几年来,对接管与壳体联接处在承受外力和外部弯矩所产生的局部应力,大部分采用WRC Bulletin No.107的方法来计算,关键设备还用有限元的方法详细计算每个部位的应力。由于开孔和接管是容器应力复杂的部位,很多事故就起源在此部位。     

压力容器接管处局部应力的计算方法对比

在压力容器设计中,内压作用下筒体和接管连接处会产生应力集中,外载荷会使此连接处应力集中更大,这常导致连接处破坏(塑性、疲劳等失效),所以,设计时应该计算这种工况下的筒体和接管连接处的局部应力。计算方法有多种,如WRC107、WRC297、CSCBPV-TD001、BS5550、EN13445等,对于重要的结构也可采用有限元分析方法。目前工程上主要采用的是WRC107和WRC297公报中的计算方法,本文主要对这两种计算方法从多个方面接行了介绍和对比,并用这两种方法对实例进行了计算,对结果进行了对比、分析。文章最后就内压对应力的影响及改善局部应力的措施进行了一些介绍。     

具有容器接管高应变区应变场特征的一种十字形试板

设计了一种承受双向载荷的十字形试板,以满足压力容器接管连接结构处疲劳性能研究的需要。通过有限元应力分析及电阻应变片测量,两者结果有较好的一致性,同时证明该试板具有压力容器接管连接处的应变分布特征:高应变峰值、高应变梯度及周围被广大弹性区包围。     

压力容器球壳不连续区域应力分析和强度评定

球壳开孔接管区的应力较高且分布状况较复杂。借助ANSYS Workbench软件,通过建立球壳开孔接管模型,实现压力容器开孔接管区不连续应力的模拟分析,探讨了开孔率、厚度比以及不同受载情况对球壳开孔接管区最大应力的影响,并进行了正交试验和应力评定。结果表明:随着开孔率和内压载荷的增大,最大应力呈增大的趋势;随着厚度比的增大,最大应力呈减小的趋势;厚度比对球壳最大应力的影响程度最大,开孔率对球壳最大应力的影响程度最小;应力评定能满足强度要求,试验结果可为球壳的设计提供借鉴。     

基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析

介绍了基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析理论及实施过程,基于该方法并采用ANSYS Workbench软件对某带有径向大开孔接管的轴压圆柱壳进行了屈曲分析,得到了不同接管载荷作用下壳体的轴向压缩特征值,为压力容器屈曲设计提供一定参考。     

ASME Ⅷ-1规范压力容器设计——低内压小直径空气储罐接管颈部厚度计算

在ASMEⅧ-1规范中,接管颈部厚度要根据内压或外压进行计算。同时,还要考虑外部载荷对接管的影响,以及筒体或封头在接管处的厚度。此外,还应满足接管最小厚度要求。本文对低内压小直径空气储罐接管颈部厚度有关计算进行了分析,并给出了一般性结论。     

基于ANSYS对减压塔开孔强度计算与分析

塔式设备筒体开孔连接接管结构是压力容器常用结构之一,由于在筒体与接管连接区域会产生应力集中,是压力容器失效的源头。基于ANSYS软件中的APDL语言建立了筒体与接管连接结构的有限元模型,对该结构在内压和管道外载作用下进行强度分析,并基于JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》对其进行安全评定。     

弯管端部管道外载荷的平移处理及有限元分析

接管与壳体连接部位的局部应力校核评定是压力容器设计中经常遇到而又十分重要的问题。在进行局部应力校核时,软件需要输入的管道外载荷与载荷条件的给定值往往不一致。介绍了弯管端部载荷等效平移到直管端部的处理方法,并使用ANSYS有限元分析软件建立了三维模型,对载荷平移前后的结果进行了验证,验证结果显示该公式有效可行。     

圆柱壳径向开孔接管结构的塑性分析

介绍了压力容器分析设计中塑性分析方法的有限元数值模型,对圆柱壳径向开孔接管结构进行了塑性分析,并将分析得到的塑性垮塌载荷与实验得到的爆破压力进行了对比,为压力容器塑性分析方法的工程应用提供一定的参考。     

压力容器设计方法的进步

介绍了力学促进压力容器设计方法进步的两个范例:其一是国标《管壳式换热器》(GB 151)中的管板设计方法,其二是在内压与接管外载作用下的圆柱壳大开孔接管分析设计方法。这两个国际压力容器界曾经公认的难题得以在我国领先解决,得益于力学与工程的密切结合。文章还对我国压力容器设计工作的进一步发展提出了三点看法。指出:提高我国压力容器设计规范的技术水平是提高我国压力容器行业国际竞争力的重要环节,而开展标准的基础技术研究是解决标准水平偏低的治本之策;应当以学习、研究但不迷信的科学态度对待国外标准规范;压力容器设计规范的自主创新必须依靠理论、实验与工程的结合。