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。     

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。     

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-补强区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,容器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,在补强圈外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M_o在容器横向截面内产生的应力比接管纵向弯矩M_L在容器纵向截面内产生的应力要大很多。     

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     

圆柱壳大开孔极限载荷的试验

通过试验研究分别用两倍弹性斜率法、双切线法确定了内压作用下圆柱壳大开孔结构（ｄ／Ｄ≥０．５）的极限载荷。同时,由爆破试验得到该大开孔结构的爆破压力及爆破发生的部位。结果表明,对于本文所研究的开孔率大于０．５的薄壁容器,其横向对称面上的极限载荷均大于纵向对称面上的极限载荷,即纵向对称面是大开孔结构的薄弱环节。     

内压作用下圆柱壳开孔接管区的力学分析

应用Ansys对内压作用下圆柱壳开孔接管区进行了有限元应力分析,得到了其受力特性和应力分布规律,并对其进行了应力强度评定。     

圆柱壳大开孔补强圈补强的极限分析

对圆筒形薄壁容器开孔率大于０．５时采用补强圈补强之后的结构进行了极限分析。用两倍弹性斜率法、双切线法分别确定了内压作用下该补强结构的极限载荷,同时,由爆破试验得出其爆破压力并与无补强圈补强的结构进行了比较。结果表明,所研究的薄壁容器（ｄ／Ｄ≥０．５）的补强圈补强结构,无论是筒体还是接管,其横向对称面上的极限载荷均大于纵向对称面上的极限载荷。结果还表明,补强圈补强结构有效地提高了圆柱壳大开孔结构的极限载荷值及爆破压力,具有明显的补强效果     

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。     

接管弯矩在筒体中引起的局部应力

对按管弯矩在圆筒形压力容器中引起的局部应力进行了试验研究及三维有限元分析。研究工作的范围包括3台具有不同d/D比值的试验容器。研究结果表明：由接管弯矩（包括纵向弯矩及横向弯矩）在圆柱形容器及接管中引起的应力有明显的局部性；同时表明，横向接管弯矩M_c在容器横向截面产生的应力与同样大小的纵向接管弯矩M_L在容器纵向截而内产生的应力大得多。研究结果与WRC.107及WRC．297等计算方法的结果进行了比较。     

影响锥壳接管开孔结构的强度研究

利用有限元分析软件ANSYS对32组不同参数的锥壳接管开孔结构进行模型分析计算,求得模型在内压作用下的极限载荷,以此研究锥壳接管开孔结构的结构参数对强度造成的影响。     

周向斜接管容器弹性应力的试验

采用电测试验法对具有正交接管及25°周向斜接管圆柱形容器在接管横向弯矩载荷作用下的强度性能进行了研究.实验考察了模型的弹性应力分布、应力集中范围、变形特征、应力比等.试验结果表明,容器在接管横向弯矩作用下,筒体-接管横向截面为危险截面,横向截面受拉侧根部为最危险点;正交接管容器J1的应力比与分别承受2种方向接管横向载荷的25°周向斜接管容器J2和J3的应力比相比,模型J2的应力比最大,J1的应力比次之,J3的应力比最小.     

基于ASME Ⅷ-2对圆柱壳大开孔接管的弹-塑性有限元分析

以在内压与外载荷作用下的圆柱壳上一大开孔接管为例,基于ANSYS软件中APDL语言建立了有限元模型,基于载荷与抗力系数设计方法,采用ASME Ⅷ-2中的弹-塑性局部应变极限准则在不同载荷工况组合和载荷系数下进行了应变校核。只要所有单元的成形应变与总的当量塑性应变之和小于或等于三轴应变极限,则结构处于安全。同时也对该结构进行了弹性应力分析,并与弹-塑性分析方法进行了对比。计算结果表明弹-塑性应力分析相对于弹性应力分析节省了约22%的材料,但前者方法更加耗时,对计算机要求也较高,设计者需根据材料成本和设计成本综合考虑来选择设计方法。模拟结果可为外载荷作用下圆柱壳接管的有限元设计提供一定参考依据。     

基于ASME Ⅷ-2大开孔接管的极限载荷分析

以在内压与外载荷同时作用下的圆柱壳大开孔接管为例,基于ANSYS软件中APDL语言建立了其有限元模型,采用了ASMEⅧ-2中非弹性分析方法中的极限载荷分析法,对其在不同载荷工况组合和载荷系数下进行了有限元分析,并基于载荷与抗力系数设计方法进行了安全性评定。计算结果表明结构在所有载荷组合工况下均达到收敛,则结构处于稳定。同时也对该结构进行了弹性应力分析和局部失效评定,并与极限载荷分析方法进行了对比。计算结果表明极限载荷分析相对于弹性应力分析节省了约12.2%的材料,但前者方法更加耗时,对计算机要求也较高,设计者需根据材料成本和设计成本综合考虑来选择设计方法。以期为广大工程技术人员进行此类大开孔接管的设计提供有益参考。     

异种钢圆柱壳开孔接管的应力强度评定研究

重点考虑了开孔率和材料强度匹配对异种钢焊接结构的影响。按照GB 150-2011常规设计等面积补强方法确定接管壁厚,在此基础上,采用以JB 4732-1995弹性应力分析和理想弹塑性极限载荷方法为依据的有限元方法分别对其进行安全评定。结果表明,开孔率和材料强度匹配显著影响评定结果。对于有较低强度匹配和较大开孔率的圆柱壳径向接管结构,采用常规设计方法没有足够的安全裕量,采用分析设计方法可以保证结构的安全可靠。     

接管壁厚变化对圆柱壳开孔接管应力集中系数的影响

在接管补强设计中,随着接管壁厚的增加,可作为补强的截面积也会增加,若只增加接管壁厚来满足开孔补强要求,对开孔局部应力的分布会产生一定的影响,JB4732-1995(2005确认)附录J是基于弹性薄壳理论的内压圆柱壳开孔接管补强的分析计算方法。基于此方法,本文运用ANSYS有限元软件建立壳体单元模型和实体单元模型,对接管与筒体连接部位的实际应力分布进行分析,通过计算结果比较发现,在同一开孔率的条件下,单一增加接管壁厚,应力集中系数会随着接管壁厚的增加而降低,实体有限元模型与实际结构相符,能够真实地反映出该结构的实际应力分布状态,不受薄壳理论解的条件限制。     

接管及补强结构在外载荷下的弹性应力

对6台不同d/D比的圆筒形压力容器进行了接管外载荷作用下的试验研究,考察开孔-接管区的变形及其应力分布。结果表明,孔边的应力集中具有明显的局部性,补强圈补强结构有效地改善了筒体-接管区的应力分布情况,横向截面为危险截面。     

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。     

基于ANSYS与Matlab的偏心锥壳大开孔接管优化设计

以承受内压作用的偏心锥壳大开孔接管为研究对象,联合ANSYS与Matlab优化偏心锥壳接管的尺寸和形状参数,运用ANSYS进行建模和有限元分析求解,利用多目标基因遗传优化算法对参数进行优化,在结构满足分析设计要求的条件下,使接管质量最小为657.28kg,对应的最大应力值为245.35MPa。     

圆柱壳开孔接管外压失稳临界压力参数化分析

外压圆柱壳开孔接管是工程中常用结构之一,研究失稳临界压力可为其结构设计提供依据。本文针对4个无量纲参数:筒体外径与有效壁厚的比值、筒体长径比、开孔率及接管与壳体有效厚度比,探究外压圆柱壳开孔接管结构失稳临界压力。运用正交试验设计方法,组合出49组不同参数的模型,采用特征值分析、几何和材料双非线性分析方法得到各分析模型的临界压力,并分析各因素对临界压力的影响。研究结果可为外压圆柱壳开孔接管结构设计提供借鉴。     

接管轴向推力作用下开孔-补强区应力分布规律的试验研究

对接管轴向推力作用下圆筒形压力容器开孔－补强区的应力分布规律进行了试验研究．工作针对３台具有不同ｄ／Ｄ比的接管及标准补强圈补强的试验容器进行．研究结果表明，在补强圈补强的范围内，容器上的应力明显降低。但由于几何尺寸的变化及焊缝的加强作用，在补强圈外边缘特别在横向截面（θ＝９０°）内，容器中将出现一高的不连续应力，从而使该区域成为整个接管最危险的区域．