圆柱壳大开孔结构极限载荷的试验研究

符号说明Ｄｉ———筒体内径Ｄ———筒体平均直径Ｔ———筒体壁厚Ｌ———筒体长度Ｌ1———筒体长度的一半Ｈｉ———筒体封头深度Ａ———焊缝与补强圈中心的距离ｄ0 ———接管外径ｄ———接管公称直径ｔ———接管壁厚ｈｉ———接管封头深度ｌ———接管长度σｙ———容器材料的屈服强度σｕ———容器材料的极限强度δ5———材料的延伸率αｋ———冲击韧性ｐ———内压ｐｙｉ———初始屈服压力ｐｙ———筒体总体屈服压力 ,ｐｙ=2σｙＴ/ＤｐＬｔＴ———由双切线法所得试验极限载荷ｐＬφＴ———由两倍弹性斜率法所得试验极…     

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     

圆柱壳开孔补强的弹性和弹塑性有限元分析

考虑补强圈与圆柱壳作为一个整体子模型和接触子模型，对开孔补强结构的圆柱壳进行了弹性和弹塑性有限元应力分析。比较两个子模型和弹性／弹塑性有限元分析的结果，发现接触子模型和整体子模型的圆柱壳开孔应力分布相似，但接触子模型和整体子模型在壳体和补强圈之间的接触面上的应力分布存在差异。对不同直径的接管和不同倾角的接管进行了有限元分析，分析表明，应力分布及最大应力受倾角的影响较大，受直径变化的影响不大。     

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。     

环肋圆柱壳振动性能的优化设计

通过开孔设计改善环肋圆柱壳壳体振动性能,采用数值仿真技术,用结构表面均方法向速度级评价结构振动性能,发现开孔对于改善结构的振动性能有一定效果。对于水下设备振动性能优化设计有一定的参考价值。     

基于塑性极限分析的球壳开孔接管整体补强设计方法

在塑性极限分析的基础上，本文提出受内压球壳开孔接管的一种整体补强设计方法。该方法不仅适用于三种整体补强形式：平齐接管补强，内伸接管补强以及密集补强，而且适用于大开孔情况（ｒ／Ｒ≤０．８）。与ＰＶＲＣ及ＡＤ规范的比较证明本方法是合理和可靠的。     

开孔圆柱壳模拟疲劳试验模型及加载条件的研究

研究受内压开孔圆柱壳与其受拉伸开孔平板模型在结构和受载条件上的相似性，有限元分析表明，开孔圆柱壳与其相应的平板模型在开孔附近的等效应力分布非常相似，分析和试验结果表明，开孔圆柱壳模拟疲劳试验载荷应由控制疲劳寿命的关键部位（即危险点）的等效应力来确定，当开孔圆柱壳与其平板模型在危害点的等效应力水平和分布相同时，可认为二者的疲劳寿命也相同，在正确的加载条件下，开孔平板模型可用于开孔圆柱壳的模拟疲劳试验，并较精确地预测开孔圆柱壳的疲劳寿命。     

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.     

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。     

圆柱壳开孔接管结构弹性失稳临界压力研究

针对外压圆柱壳开孔接管结构,通过有限元非线性屈曲分析,较为系统地讨论了不同开孔率d/D、接管与筒体厚度比δ_(et)/δ_e、筒体径厚比D_o/δ_e及筒体长径比L/D_o参数下临界压力P_(c)r的变化规律,同时与GB150-2011半面积补强法计算结果进行比较分析。研究结果表明,开孔率较小或较薄壁筒体接管开孔结构下,开孔接管对筒体临界压力无明显削弱;较厚壁短圆筒及大开孔时,开孔接管结构的削弱作用尤为显著。基于规则设计的半面积补强法结果与屈曲分析结果存在一定差异。较小D_o/δ_e及短圆筒下,半面积补强计算结果偏于冒进,安全裕度不够;较大D_o/δ_e及长圆筒下,半面积补强计算结果则偏于保守。     

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     

压力容器的开孔补强结构优化设计

利用ANSYS对某开孔压力容器进行参数化建模,并完成了优化设计,由有限元结果与试验数据的比较表明,有接触假设的有限元方法,对应力场分布能够产生更好的理论预测,同时对补强圈与容器壳体之间的间隙变化的影响,也作了有益的探讨。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。     

接管轴向推力作用下补强圈补强特性的研究

本文对接管轴向推力作用下圆筒形容器开孔—补强区的应力应变场进行了详细的试验研究及三维有限元分析。研究结果表明,在补强圈补强的范围内。容器上的应力包括孔边应力集中明显降低。但由于几何形状、尺寸的变化及焊缝的加强作用,在补强圈外边缘,特别在容器横向截面(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的危险区域。     

压力容器大开孔结构的有限元分析

使用ANSYS9.0对某具有大开孔结构的压力容器进行了三维建模,采用SHELL181壳单元,使用智能网格划分方式划分网格.提出了“无补强”、“补强圈补强”和“整体补强”三种结构方案,分别进行有限元分析,得到了位移云图和应力云图.结果表明,“补强圈补强”使最大位移量下降12.6％,最大等效应力下降13.8％,“整体补强”使最大位移量下降31.5％,最大等效应力下降20.1％,两种补强方案均能满足强度要求.最后,从经济性考虑,优先选用“补强圈补强”方案.     

补强板设置拼接焊缝的合理性

本文根据开孔补强原理,接管和壳体、补强的焊接装配过程,焊缝的成形和无损探伤等方面分析补强板上设置拼缝的合理性,认为在剖分成两半补强板上的拼缝是不合理的。并提出了避免这一拼缝的建议。     

单个开孔补强计算的简化

压力容器开孔引起的应力集中可采用补强圈补强的方式来减小,由于补强圈补强结构简单、材料易得、制造容易,具有一定的补强效果,故应用相当广泛。补强圈补强计算依据的是等面积原则,即处于有效补强区内可起补强作用的金属截面积Ａ应该等于或大于开孔所削去的壳体承受压...     

浅谈压力容器开孔补强

阐述压力容器开孔补强的理论依据，介绍实际应用及在使用中应注意的问题。     

压力容器壳体的开孔补强型式

对压力容器壳体开孔补强型式的选择及计算分析分别作了说明。