大开孔球壳径向平齐接管的补强设计方法

本文提供了开孔率为0.5至0.7的球壳径向平齐接管的一种补强设计方法。这个研究工作是由全国压力容器标准化技术委员会所计划进行的关于压力容器大开孔研究工作的一部分。对于球壳径向接管开孔率d/D≤1/2、圆柱壳径向接管开孔率d/D≤1/3(d—接管中面直径;D—球壳或圆柱壳中面直径)的情况,     

球壳大开孔内伸接管补强分析

球壳大开孔的补强设计中,相比于压力面积法和ASME法,有限法更直观和快速。建立一系列有限元模型,利用应力强度评定的方法,分析球壳大开孔内伸接管补强中接管内伸长度以及接管与球壳壁厚比t/T对补强效果的影响,结果表明:随着接管内伸长度的增长,局部薄膜应力逐渐减小,弯曲应力逐渐增大,一次应力加二次应力则先减小后又增大;随着接管厚度增加,局部薄膜应力、弯曲应力、一次应力加二次应力都逐渐减小,但减小的幅度下降;在模型下,接管内伸长度h2≤80mm、接管与球壳壁厚比1.5≤t/T≤2.7时,补强效果良好。     

圆柱形压力容器开孔接管三维有限元计算的电测实验验证

前言由于工程的需要,大多数圆柱形压力容器需在侧壁开孔,外接接管。壳体几何形状在连接处的突然变化,就会产生边缘效应。分析这种应力的困难性,在于圆柱形壳侧壁开孔破坏了原来结构的轴对称性。以往的工程计算都假设筒体的径向尺寸比接管的径向尺寸大得多(一般要求大3～4倍以上),此时用一个当量的(即等效的)球壳或圓板来代替原来的圆柱壳,从而简化为轴对称壳体求得近似的解析     

基于ANSYS的球壳开孔接管区应力分析

球壳开孔接管区的应力高且分布状况复杂。利用ANSYS软件,通过获取应力分布云图及线性化处理提取的各类应力,探讨了过渡圆角半径对球壳开孔接管区应力的影响。结果表明,球壳与接管连接处存在明显的应力集中。采用圆角过渡可以降低应力集中系数。只有圆角半径较大时,应力集中系数才会显著降低,并且主要是降低了其中的弯曲应力和峰值应力。当圆角半径增加到一定程度,应力集中系数降低极其缓慢。结果为工程实际中球壳开孔接管区圆角半径的选取提供借鉴。     

球壳开孔接管的分析设计方法及其试验验证

本文给出了适用于各种开孔率情况下球壳开孔平齐接管与内伸接管的应力分析与补强设计方法。对七个试件给出了实验结果,其中包括四个不同开孔率的球壳开孔平齐接管与二个内伸接管试件以及一个椭球壳开孔平齐接管试件。这些实验结果证明本文提出的方法是合理、可靠的。本文还给出了该方法与PVRC方法、AD方法的比较,说明在大多数情况下用本方法得到的补强厚度可比PVRC方法减薄,并比AD方法有充分的安全依据。     

球形高压容器制造质量控制

随着压力容器制造技术水平的提高,球形高压容器已在我国广泛应用。由于球形高压容器制造工艺复杂,并伴有开孔接管的问题,所以容器壳体强度容易削弱,开孔周围局部峰值应力增高。为保证容器的安全运行,在制造过程中加强质量控制极为重要。现将我们的做法介绍如下,仅供参考。一、材质控制我厂制造的带接管高压球形容器是为年产六万吨合成氨氮氢气压缩机配套的。材料为西     

压力容器开孔接管区的有限元分析和实验研究

根据对压力容器正交和切向开孔接管区进行的有限元分析,获得容器筒体、接管及其连接部位的应力分布结果,利用电阻应变测试技术进行现场测试。结果表明,压力容器开孔接管产生明显的应力集中,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力分布更趋复杂,有更明显的应力集中。     

异种钢锥壳径向接管开孔结构强度研究

锥壳接管开孔结构是压力容器常见结构。考虑开孔率和材料的强度匹配的影响,对异种钢锥壳径向开孔接管结构强度进行研究。根据GB150-2011中等面积法确定接管壁厚,在此基础上,按照JB4732-1995(2005确认)和极限载荷法分别进行强度评定,并对比评定结果指出不同设计方法安全裕度的不同。研究表明,开孔率和材料的强度匹配显著影响锥壳径向接管开孔结构强度。与应力分析法及极限载荷法比较发现,对于较低强度匹配和较大开孔率的锥壳径向接管开孔结构,采用等面积法设计没有足够的安全裕度,为此类结构的设计和强度研究提供了借鉴。     

国外关于圆柱壳开孔接管问题的研究概况

1.引言圆柱壳开孔接管是在压力容器设计中最常遇到的问题之一。通常可分为两种情况:容器开孔接管与大型管道三通(T型、Y型等)。无论何种情况,一般说来,结构所承受的载荷(此处尚未涉及温度应力)应包括:(1)内压;(2)作用在接管上的外载荷,可以分解为三个     

球壳大开孔平齐接管补强设计方法评价

为了对球壳大开孔补强结构做出合理安全评价,利用我国现行标准中的补强方法,对D=500 mm,直径厚度比D/T=68、接管与壳体半径比r/R分别为0.5,0.6,0.7,0.8的球壳大开孔结构进行了补强计算,对补强后的球壳大开孔平齐接管结构,选择其高应力区的若干截面,按照"分析设计"方法进行了应力强度评定.结果表明,按极限分析法和压力面积法进行补强后的结构按分析设计可以通过;随着D/δ的增大,接管有效厚度与最小厚度之比g值随之增加;时多数大开孔情况,利用极限分析法补强后的结构更安全.     

组合载荷作用下开孔接管结构强度性能的研究

带接管内压圆柱形容器通常受到内压与接管弯矩的组合作用,接管弯矩会影响内压圆柱壳开孔接管结构的强度性能。在内压与接管弯矩组合作用下,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器开孔接管结构强度性能进行试验研究和有限元分析,考察内压与接管纵向弯矩、内压与接管横向弯矩组合作用下容器开孔接管区弹性应力分布、应力集中、开孔接管结构的变形规律及塑性极限载荷等。结果表明,载荷大小相同时,横向弯矩作用产生应力增量较纵向弯矩作用产生应力增量大,横向弯矩对内压容器开孔接管结构强度较危险。内压作用在开孔接管区纵向截面产生应力增量较横向截面应力增量显著。较小值的内压作用可减缓开孔接管结构弯矩作用下的变形,内压能降低开孔接管结构的纵向极限弯矩,较小内压能增加开孔接管结构的横向极限弯矩。     

圆柱壳贴板补强结构的实验研究

本文根据美国压力容器委员会计划对圆筒形容器的贴板补强结构进行一系列研究的要求,对5台开孔接管贴板补强结构的圆柱壳容器进行了电测应力实验,所得结果为从理论上研究圆柱壳开孔接管贴板补强结构应力状况和在实际中有效应用贴板补强的设计规范提供了参考。     

大开孔球壳径向内伸接管的补强设计方法

本文运用薄壳简单边界效应理论对接管(半无限长圆柱壳)及其内伸段(短圆柱壳)相连接的球壳进行了解析的应力分析,并按ASME压力容器应力分类法及设计准则,制作了内伸长度为(dt)～(1/2)/2、开孔率为0.5～0.7设计曲线五张。有限元计算证实了其可靠性、探讨了内伸长度、圆角等影响。并与平齐结构和PVRC法作比较。     

压力容器开孔补强简易计算判别法

在压力容器设计的过程中,为了使设备能够进行正常的工艺操作,满足容器制造、安装、检验及维修等要求,在壳体和端盖上往往需要有各种开孔并联结接管,例如:物料进、出口,测量和控制点,室镜、液面计孔,人孔和手孔等,所以,在压力容器上开孔是不可避免的。容器开孔以后,不仅整体强度受到削弱,而且还因开孔引起的应力集中造成开孔边缘局部的高应力,加上接管上有时还有其它的外载荷,而开孔结构在制造过程中又不可避免地会形成缺陷和残余应力,于是开孔附近就往往成为容器的破坏源-主要是疲劳破坏和脆性裂口,因此,在压力容器设计中必须充分考     

压力容器开孔补强的快速判别法

在压力容器设计过程中,为了使设备能够进行正常的工艺操作,满足容器制造、安装、检验及维修等要求,在壳体和端盖上往往需要有各种开孔并联接接管,例如:物料进、出口,测量和控制点,视镜、液面计孔,人孔和手孔等,所以,在压力容器上开孔是不可避免的。容器开孔以后,不仅整体强度受到削弱,而且还因开孔引起的应力集中造成开孔边缘局部的高应力,加上接管上有时还有其它的外载荷,而开孔结构     

球形封头开孔接管结构屈曲特性研究

针对外压作用下球形封头开孔接管结构,采用有限元非线性屈曲分析方法,探讨不同结构参数对其临界失稳压力Pcr的影响.研究结果表明,当球壳主体参数径厚比一定时,临界失稳压力削弱系数K随开孔率增大而下降,随接管与封头厚度比增大而增大.接管与封头厚度比较小时,计算模型失稳位置位于接管;接管与封头厚度比增至一定值时,计算模型失稳位...     

带支架压力容器圆筒开孔接管的有限元分析及结构改进

由于开孔破坏了压力容器原有结构的连续性,因而在接管与壳体连接区域产生了明显的应力集中,加上管道外载荷的影响,使之成为整台设备最薄弱环节。本文研究的接管承受了接管外载荷和另外一台设备重量,所以设计时加入了支撑结构来减小接管处的应力,而常规方法很难考虑支架对接管应力水平所起的作用。因此,基于ANSYS软件中APDL语言建立了带支架压力容器圆筒开孔接管的有限元模型,对该结构在内压、接管外载荷以及设备自重作用下进行了强度分析,基于JB 4732—1995标准对其进行了安全评定,提出了满足强度要求的改进结构,为工程上此类结构的设计提供了一定参考依据。     

球壳接管区的极限分析优化补强设计

针对我国《压力容器设计规定》中的开孔补强极限分析法所存在的某些不合理,运用塑性理论中的下限定理,对球壳平齐式径向接管区重新进行受力分析,并建立了塑性设计评定准则。然后,通过优化程序找出不同几何参数,不同内压载荷下的最佳补强方案。文中还列举了φ4000的球形容器在不同开孔率情况下,用本文推荐方法及按《设计规定》计算所得的补强参数,并将两者进行比较以供探讨。     

压力容器大开孔接管有限元分析及强度设计的研究

压力容器常见大开孔结构,主要是为了满足其工艺需求,但实践中因实验分析未能达到其安全性与适用性要求,因此,应力分析受到了高度关注,特别是有限元分析法。本文介绍了压力容器设计、开孔补强、有限元分析的概况,重点探讨了压力容器大开孔接管有限元分析及强度设计。     

内压作用下圆柱壳开孔接管的分析设计方法

对于带径向接管的圆柱形压力容器,提出了一种以薄壳理论为基础的应力分析方法。与前人采用各种简化理论解不同,该方法基于精确的圆柱壳Morley方程解以及两圆柱壳交贯线处精确的边界条件,从而提高了解的精度,其适用范围扩大至开孔率0.93。一系列密网格三维有限元解验证了解的可靠性。本文根据作者所提出的理论解给出了圆柱壳大开孔补强的分析设计方法,分析表明：在大开孔情况下等面积补强法没有足够的安全裕度。