薄壁外压容器设计的图算法与解析公式法

对薄壁外压容器设计中的图算法与解析公式法进行了分析探讨,详细推导了外压容器设计中的图算法,并采用计算示例说明了应用图算法时应注意的问题。同时,根据工程设计中薄壁外压容器一般为短圆筒弹性失稳的特点,给出了薄壁外压容器设计的解析公式。解析公式的计算结果与图算法、SW6-4. 0计算得到的结果吻合较好,可以给广大设计人员提供便利。     

外压容器工程设计中的几个问题

笔者就工程设计中遇到的实际问题，如外压容器圆筒计算长度Ｌ及加强圈计算中的Ｌ＿ｓ等的具体处理方法进行了探讨。     

钢制薄壁外压容器的稳定安全系数

基于钢制薄壁外压容器模糊临界失稳强度的信息熵分析,建立分析稳定性模糊可靠度的模糊临界失稳强度等效随机-载荷随机的力学模型,从控制钢制薄壁外压容器稳定性在正常操作与外压压力试验时模糊可靠度的角度,对其稳定安全系数、试验压力系数与超压限制系数进行探索。研究表明:(1)从等可靠度的观点,在外压压力试验与正常操作时,薄壁外压球壳稳定性的模糊可靠度应分别不小于0.999 998 693与0.999 998 494;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度应分别不小于0.999 998 931与0.999 999 975 3。(2)薄壁外压球壳稳定安全系数应不小于14.53;薄壁外压圆筒稳定安全系数应不小于2.20。(3)薄壁外压球壳外压试验压力系数在外压压力试验时等于1.00;薄壁外压圆筒外压试验压力系数应不小于1.00但不大于1.28。(4)在外压压力试验时,薄壁外压球壳的超压限制系数应不大于0.068 8;薄壁外压圆筒的超压限制系数应不大于0.579 8。     

钢制薄壁外压容器稳定性的模糊可靠度

应用数理统计方法,分析了钢制薄壁外压球形封头稳定性的不确定性特征。基于信息熵模糊性度量与随机性度量相等可实现模糊等效随机的原理,将钢制薄壁外压容器的模糊临界失稳强度等效为随机强度,建立模糊强度一载荷随机模型,以按我国标准设计与制造的钢制薄壁外压容器为研究对象,探索其稳定性在正常操作与压力试验时的模糊可靠度。研究表明：（1）薄壁外压球形封头临界失稳强度的实测值与理论预测值之比,是基本符合正态分布的模糊变量。（2）在保持外压差的外压试验时,薄壁外压球形封头稳定性的模糊可靠度为0．999998693;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度为0．99999999999999685。（3）在正常操作时,薄壁外压球形封头稳定性的模糊可靠度为0．999998494;薄壁外压圆筒稳定性的模糊可靠度为0．9999999999999474．     

薄壁外压容器设计的公式法

文章以外压容器失稳的临界压力公式为基础，推导出了用于薄壁外压容器设计计算的理论公式，可对长、短圆筒的稳定性进行设计与校核，并对公式的应用条件与适用范围进行了详细分析，给出了弹性失稳条件下厚径比δ／Di与设计外压p应满足的条件。在满足弹性失稳的条件时，公式法的计算结果与图算法的结果相差较小，满足工程设计要求。     

外压容器设计的解析计算法

本文从Mises公式出发,推导出用于钢制长圆筒和短圆筒稳定性计算的数学解析式,提出了外压容器设计的解析计算法,给出了GB150—89中罗列的所有压力容器用材的几何参数限定值,进而得出解析计算式的适用条件。与GB150—89相比,本算法简化了设计计算中的查图运算步骤,减少了查图的人为误差,提高了计算精度。     

《压力容器工程师设计指南(第二版)》出版发行

正由全国锅炉压力容器标准化技术委员会设计计算方法专业委员会组织编写、中国石化工程建设有限公司资深专家戚国胜、段瑞主编的《压力容器工程师设计指南(第二版)》近日由中国石化出版社出版发行。本书主要内容包括:设计基础,材料,内压圆筒和内压球壳,外压圆筒、球壳和锥壳,封头,开孔与开孔补强,法兰,卧式容器,塔式容器,立式容器,管壳式换热器管板,球形储罐,非圆形截面容器,波形膨胀节,密封结构,     

外压作用下偏锥结构的有限元分析

利用有限元分析软件,对外压作用下,釜式换热器中的偏锥圆筒组合进行失稳分析,比较了没有加强圈的与有加强圈的偏锥圆筒组合的失稳模式、临界压力.加强圈明显提高了外压偏锥圆筒组合的临界压力,加强圈对筒锥连接处起到了很好的支撑作用.对于外压作用下的单一偏锥,按GB 150-2011计算的临界压力值远小于按有限元计算的临界压力值.     

压力容器压力试验计算公式的修改和应用

1.提出的问题 一台容器带有夹套,内压圆筒的设计数据为：设计压力p=0.564MPa;设计温度t=150℃;圆筒内直径Di=2000mm;材料Q235-B;设计寿命10年;腐蚀裕量C2=5mm（内表面3mm、外表面2mm）;焊接接头系数（φ）=1.00mm;钢材厚度负偏差C1=0mm.     

钢制外压薄壁容器失去稳定性的探讨

通过大量实测数据表明,钢制短圆筒壳体在受外压时失去稳定性是属于弹性失稳而不是塑性失稳,即薄膜应力不大于材料的比例极限时,应力与应变的关系遵守虎克定律,但容器失稳后将产生永久性塑性变形。作者认为,由于拉姆公式计算值与实测值相差25～36％,故工程上用其计算容器失稳临界压力的作法过于保守。     

外压锥壳上加强圈设计方法分析

通过分析外压锥壳大端或小端与圆筒连接处的加强设计原理,给出了外压锥壳上设置加强圈时锥壳段稳定性计算方法,并指出在进行加强圈惯性矩计算时,可以将加强圈和加强圈中心线至相邻加强圈中心线距离之半范围内的锥壳处理成当量圆筒,再根据外压圆筒加强圈设计方法进行计算。     

外压圆筒与锥形封头连接时圆筒计算长度L值的确定

分析了外压圆筒与锥形封头连接时的受力状况以及当外压超过临界值时的失稳变形。对设计该种结构时圆筒计算长度Ｌ值的选取和确定原则进行了讨论。     

埋地卧式容器的设计计算

埋地卧式容器与地上卧式容器不同的是要承受土壤所施加的外压力。如果它被部分或全部置于地下水位以下,那么地下水对其有浮力作用。因此,在设计中这两个因素是不容忽视的。将埋地卧式容器的设计分为两种情况,当卧式容器本身承受内压时,可以将容器分别按照承受内压的卧式容器和承受外压的卧式容器分别进行设计计算;当卧式容器本身承受外压时,可以将容器自身的外压与土壤所施加的外压之和作为容器所承受的压力进行设计计算。同时介绍了埋地卧式容器的抗浮设计。     

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。     

外压圆筒（σcr〉σ^ts）的设计方法

本文介绍σｃｒ〉σ＾ｔｓ的外压圆筒的计算公式。使用该计算法，可以不查外压图表就能方愉速完成外压圆筒的计算。春适用范围将比规范「１」更宽。同时，经实例对比，本文结果与规范「１」比较接近。     

外压圆筒(σ_(cr)>σ_s~t)的设计方法

本文介绍σ_(cr)>σ_s~t的外压圆筒的计算公式。使用该计算法,可以不查外压图表就能方便、快速完成外压圆筒的计算。其适用范围将比规范[1]更宽。同时,经实例对比,本文结果与规范[1]比较接近。     

外压柱壳有限元计算的探讨

为了利用有限元分析方法解决特殊结构的外压稳定计算问题,对一般外压圆筒的稳定问题,分别以有限元分析方法与经典解及GB150图算法进行对比分析,结果发现外压有限元计算结果在定性上与经典理论公式吻合较好,数值上外压有限元法结果偏大,特别是针对短圆筒的外压计算。通过对非线性屈曲和特征值屈曲的对比,发现非线性屈曲计算结果和特征值屈曲计算相差不大,考虑到工程计算,采用特征值屈曲即可满足需求。     

压力容器外压内试问题的探讨

通过对外压容器特别是带夹套容器的特性分析,提出了外压客器进行内压试验在设计时存在的问题,指出了外压内试的局限性.     

外压锥壳设计若干问题探讨

对外压锥壳设计中外压作用下锥壳自身的稳定性设计、锥壳上加强圈的设置以及锥壳与圆筒连接处的强度和稳定性设计这3个问题进行了分析探讨。分析认为,外压作用下锥壳自身的稳定性设计应按锥壳两端连接处是否作为支撑线而分别进行设计。给出了外压作用下锥壳设置加强圈的个数与位置的确定方法。通过详细分析外压锥壳与圆筒连接处的强度和稳定性,提出了连接处加强段惯性矩的计算方法。     

基于信息熵的薄壁内压容器安全系数

基于钢制薄壁内压容器模糊静强度的信息熵分析,从控制其模糊静强度在正常操作与压力试验时可靠度的角度,探索安全系数、试验压力系数与超压限制系数的定量关系。研究表明：（1）从等可靠度的观点,可要求薄壁内压容器屈服强度的模糊可靠度在正常操作时不低于0．992656,在气压与液压试验时分别不低于0．96926与0．7881;爆破强度的模糊可靠度在正常操作时不低于0．9999999753,在气压与液压试验时分别不低于0．999998931与0．999990226。（2）薄壁内压圆筒屈服与抗拉安全系数应分别不小于1．45与1．80;薄壁内压球形容器屈服与抗拉安全系数应分别不小于1．40与1．90;扁平绕带式容器屈服与抗拉安全系数应分别不小于1．35与2．00。（3）薄壁内压容器试验压力系数应不小于1．00。在气压与液压试验时,薄壁内压圆筒试验压力系数应分别不大于1．16与1．28,薄壁内压球壳试验压力系数应分别不大于1．19与1．32,扁平绕带式容器试验压力系数应分别不大于1．16与1．30。（4）在气压与液压试验时,薄壁内压圆筒的超压限制系数在屈服失效准则下应分别不大于0．800与0．900,在爆破失效准则下应分别不大于0．683与0．712;薄壁内压球壳的超压限制系数在屈服失效准则下应分别不大于0．929与0．943,在爆破失效准则下应分别不大于0．640与0．675;扁平绕带式容器的超压限制系数在屈服失效准则下应分别不大于0．858与0．971,在爆破失效准则下应分别不大于0．612与0．654。