大型多鞍座卧式容器设计方法分析

为降低弯矩和鞍座反力,长径比大的卧式容器大多采用三鞍座或多鞍座支撑。多年来,多鞍座卧式容器的设计并没有形成统一的标准,目前大多采用三弯矩理论计算弯矩和鞍座反力,再引用双鞍座卧式容器的Zick校核方法对应力进行校核。此种方法步骤复杂,不便于工程应用。最近,欧洲协调标准EN13445《非直接受火压力容器》提出了一种不同于传统方法的多鞍座卧式容器的最新设计方法,这是多鞍座卧式容器设计第一次正式写入标准。本文主要介绍EN13445中的多鞍座卧式容器设计方法与传统方法的不同,并对两种设计方法中存在的一些问题进行了探讨。     

外压圆筒临界压力的双非线性ANSYS有限元模拟与讨论

利用有限元模拟软件ANSYS的几何/材料双非线性分析技术对外压圆筒临界压力进行模拟计算,将模拟结果与文献试验结果、GB 150、ASMEⅧ-2及EN 13445等压力容器设计标准中计算结果进行比较分析。结果表明:若ANSYS软件中偏差系数按外压圆筒实际最大偏差考虑,与文献中试验值和Mises公式计算结果的材料非线性修正值相比,ANSYS的模拟结果普遍偏低。模拟值按ASMEⅧ-2第5章设计系数考虑后,得到许用外压力,在弹性失稳阶段时,有的略高于ASMEⅧ-2公式法的,也有的略低于GB 150所得的。在非弹性失稳阶段,模拟所得的许用外压低于ASMEⅧ-2公式法、EN 13445规范计算结果,高于GB 150规范计算结果。     

深海传感器封装壳体的设计与分析

基于外压容器设计准则,对深海传感器封装壳体的结构进行了强度与稳定性理论计算,并进行了设计。在理论计算与设计的基础上,对封装壳体的强度和稳定性进行了有限元分析。通过分析确认,所设计的深海传感器封装壳体可以满足在水下7 000 m无损坏、不泄漏的工作要求。     

螺栓法兰连接设计方法对比分析及国内研究现状综述

螺栓法兰连接接头是工业设备和管道中最常用的静密封连接方式,因为其结构简单和拆装检修方便的特点,在炼化、制药、食品等众多行业中得到了广泛的应用.简要介绍了螺栓法兰连接系统设计方法的发展历程,重点对比分析了3种主要螺栓法兰设计方法——Waters法、PVRC法以及EN13445-3附录G方法(EN1591法)的异同.ASME规范Ⅷ-1篇附录2给出了法兰强度的校核方法,但不能保证法兰连接密封的泄漏率;EN13445-3附录G方法不仅给出了螺栓法兰强度计算方法,还考虑了螺栓法兰连接的紧密性.近年来我国的专家学者在垫片泄漏计算模型、垫片性能参数及测试方法研究、螺栓载荷计算等方面取得了众多成果,也是探讨的重点内容.最后对基于控制泄漏率的螺栓法兰连接设计方法研究工作的重点方向进行了展望.     

欧盟标准EN13445简介及其与我国压力容器标准的比较

2002年5月颁布的EN13445欧盟《非直接接触火焰压力容器》标准满足承压设备法规纳要求。该标准引入了许多新的设计理念和方法。本文简要介绍EN13445纳主要内容及其与我国压力容器标准在设计方面的主要区别。     

蒸馏塔热效应非线性屈曲行为研究

蒸馏塔为石化行业重要的分离设备,结构整体或者局部屈曲分析用以满足薄壁塔体稳定性设计需求,以蒸馏塔运行期间的热变形及热应力屈曲变化为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS Workbench14.0,考虑了内压、外载荷及热-结构耦合作用产生的结构几何、材料非线性,分析模型采用极限载荷法,对蒸馏塔进行了热效应下的非线性稳定性设计校核,分析结果表明结构稳定性对热载荷是敏感的,进而确定了蒸馏塔失稳后的形态及其极限承载能力,该方法为蒸馏塔热-结构耦合的稳定性设计提供参考与借鉴。     

基于ANSYS的外压容器稳定性分析

利用有限元软件ANSYS对外压容器进行特征值、非线性屈曲分析,求出特征值和非线性失稳临界载荷,给出关于外压容器稳定性的分析结论,为提高外压容器安全性和结构设计合理性提供依据。     

Taylor-Forge法与欧盟法兰设计另一方法对比分析

介绍了传统的基于Taylor-Forge法的法兰连接系统设计规范,同时简述了美国压力容器委员会和欧洲标准协会的研究成果及进展,并对欧盟标准EN 13445附录G法兰设计另一方法作了详细介绍。给出实例,分别采用传统法和EN 13445附录G两种法兰设计方法进行计算,通过对两种计算结果分析发现,两种方法都能保证法兰连接的强度和一定的密封性,但EN 13445附录G基于泄漏率准则,提高了法兰连接螺栓接头的密封性能,为国内法兰设计研究者提供一定的参考经验。     

EN 1993-1-6标准中的壳体失稳设计方法简述

数值模拟计算能力和水平的提高为外压壳体失稳复杂理论应用到实际设计方法中提供了可能,应用数值模拟进行设计逐步在标准中引用并不断完善。与其他标准相比, EN 1993-1-6（2007）《壳结构的强度与稳定》对数值模拟在设计上的应用给出了更为详细的规定。对壳体失稳设计,EN 1993-1-6提出了3种不同的设计方法：公式计算方法、LBA-MNA方法以及GMNIA方法。为研究EN 1993-1-6的壳体数值模拟设计方法的可行性,对其进行了简要介绍,并通过10组算例与GB 150,ASME Ⅷ-2,EN 13445等标准进行对比,结果显示,EN 1993-1-6的数值模拟的设计许用值均高于GB 150的设计许用值,而与ASME Ⅷ-2和EN 13445相比,设计许用值则比较接近,这表明EN 1993-1-6规定的数值模拟设计方法有着比GB 150更好的经济性,是一种先进的设计方法。     

外压容器设计的公式法及其应用

以外压容器失稳的临界压力公式为基础,得到了外压容器设计的公式法,可用于长、短圆筒弹性失稳的稳定性设计与校核：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。     

EN 13445标准的焊接接头疲劳评定方法及其与ASME Ⅷ-2疲劳评定的对比

近年来,ASME标准是压力容器行业的研究热点,研究EN 13445标准的论文相对较少,但需要掌握EN 13445标准的工程人员较多。与广大工程人员比较熟悉的ASME标准相比,EN 13445标准针对焊接接头的疲劳评定方法有较大不同。在前人对EN 13445标准进行理论解读的基础上,从焊接接头分类、疲劳设计曲线、各种应力的定义、循环计数方法等方面,结合有限元计算案例,对EN 13445标准中焊接接头的疲劳评定方法进行介绍,并对比ASME标准中的相应内容,可为工程人员学习和应用EN 13445中的疲劳评定方法提供参考。     

PTFE缠绕垫片旋转法兰的强度及密封性能研究

带垫片的螺栓法兰为压力容器管道的重要连接件,现行的基于Waters算法的规则设计难以保证法兰连接承受复杂载荷的完整性及密封有效性,根据欧盟标准BS EN 13445-3-2009附录GA的设计原则,建立PTFE缠绕垫片的压缩回弹本构关系,采用3D非线性有限元方法分析垫片及螺栓连接的旋转法兰组件受到内压及外载作用的强度及密封性能,结果表明螺栓预紧及操作条件下垫片法兰的密封性能及强度性能满足要求,螺栓预紧力的确定与内压及外载的大小,动态变化的垫片压应力、螺栓分散性有关。     

带小加强圈外压圆筒设计方法的比较与讨论

比较与讨论ASMEⅧ-2,API Bulletin 2U和EN 13445-3规范中带小加强圈外压圆筒设计方法的异同点。引用文献中失效形式为整体屈曲的带小加强圈外压圆筒的试验数据,并以此为算例,得到临界压力的试验值与按各规范求得的许用外压的比值(称为安全裕度)。分析结果表明,各规范的安全裕度大多数小于3.0,其中按ASMEⅧ-2规范计算得到的安全裕度的平均值为2.77,标准差为1.44;根据API Bulletin 2U计算得到的安全裕度的平均值为2.84,标准差为0.35;根据EN 13445-3计算得到的安全裕度的平均值为2.21,标准差为0.42。     

直接法中确定主结构应变方法的讨论

简要介绍了欧盟EN 13445-3:2009标准附录B所涉及的结构应变。提出基于应变线性化的主结构应变计算方法,并和EN 13445的二次外推法进行对比。通过对数值计算结果的分析得出以下结论:按EN 13445外推法计算时,应首先将表面支点的应变分量二次外推到热点处,然后求热点处的主结构应变;从本文算例看,按"应变线性化"处理求得的热点处主结构应变比外推法的稍大,极限载荷基本相同。     

中俄外压容器计算方法对比分析

我国压力容器标准GB 150.1~150.4-2011中关于外压容器的设计采用的是图算法,而俄罗斯标准ГОСТР52857.2-2007中对外压容器设计采用了公式法。图算法比较复杂且需要设计者根据经验预先设定圆筒壁厚,还要经过反复计算来验证设定的壁厚是否满足要求。而公式法可以根据设计外压来直接计算出所需的最小壁厚,相比图算法更加简单、直观。通过对两种方法的对比分析,以及用非线性屈曲有限元技术的验证,证明俄罗斯国家标准中的公式法求解是可行的,可作为我国压力容器设计人员的设计参考。     

UFPP特殊结构应力分析

UFPP是一种结构特殊的夹套容器,由于该设备操作工况所承受的载荷复杂,现有标准计算结果不能准确地反映这些特殊结构的应力。介绍了利用ANSYS软件对这些部位进行应力分析和外压稳定性分析全过程,通过分析计算,明确了不同工况下这些特殊结构部位的应力分布与变形趋势;运用特征值和非线性屈曲分析,得到上端内壳和夹套外压临界压力,为类似产品的设计提供参考借鉴。     

常温下Q345R钢板外压应力系数B算图的讨论

对国产Q345R材料的20个试样进行了常温拉伸试验,得到了相关的无因次修约曲线,并采用Ramberg-Osgood方程进行拟合。在讨论其离散性的基础上,得到了一条包络下限的无因次修约曲线。在考虑了稳定安全系数m=3.0的基础上,得到外压应力系数B曲线(m=3.0)。用该曲线进行设计时,在线弹性阶段,计算结果与GB 150—2011相同;而在非线性阶段,较GB 150—2011所得,许用外压高1.2倍左右,与ASMEⅧ-1相近。同时,探讨了一种新型变m外压应力系数B曲线,体现了变稳定安全系数的设计思想,在线弹性阶段,计算结果与GB 150—2011相同,在非线性阶段,计算所得的许用外压明显高于GB 150—2011结果,与ASMEⅧ-2和EN 13445所得相当。     

对中国压力容器分析设计标准的发展展望

简述了国内外压力容器分析设计技术的发展历程及国外分析设计技术最新进展,指出应在中国新版分析设计规范中吸收ASMEⅧ-2(2007及2010版)以及EN 13445(2002,2006及2009版)的国际先进技术,同时提出了中国分析设计标准需要解决的一些前沿课题。分析了国际压力容器分析设计技术中疲劳设计方法、高温容器蠕变分析设计方法、法兰接头强度、刚度和密封性能的分析设计方法、高温高压法兰连接系统抗蠕变松弛及泄漏的分析设计方法、高温压力容器蠕变-疲劳双循环工况下分析设计法等研究进展及其不足之处,提出了中国新版分析设计规范的若干对策及展望。     

关于“对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设计的理解”一文几点商榷意见的说明

“对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设计的理解”一文（以下简称“论文”）几点商榷意见（几下简称“意见”）意指我引的EN13445、JB4732的说明其实并无其事，故值得商榷。对此说明如下：     

外压容器设计有关问题探讨

通过对外压容器特别是带夹套容器的特性分析，提出了外压容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。并结合工程实例，给出了解决问题的方法和建议。