内压圆筒上不同接管型式的有限元分析

文章基于文献[1]的实验,采用三维有限元法对实验中的内压圆筒开孔接管区进行了应力分析,获得了筒体、接管及其连接部位的应力分布结果,并对比分析了径向和周向斜接管结构的应力分布情况。分析结果表明,容器开孔接管处应力分布复杂,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随着距接管与筒体连接处的距离的增大而快速降低;周向斜接管结构的应力分布规律与径向接管结构的相类似,最大应力强度均出现在连接处且位于筒体的纵向截面的内侧区域;与径向接管结构相比,周向斜接管结构的最大应力强度较小;而且,随着周向斜接管结构的倾斜角α增大,其最大应力值变小。     

周向斜接管内压圆柱形容器的应力集中

采用有限元法计算了具有不同角度周向斜接管圆柱形容器在内压作用下的弹性应力和变形,对周向斜接管内压圆柱容器的弹性应力分布、应力集中范围、变形特征、应力集中系数等问题做了初步探讨。计算结果表明,周向斜接管内压圆柱容器在接管与容器的相贯区存在明显的应力集中,相贯区在筒体纵向截面沿径向收缩,而在筒体横向截面沿径向膨胀,最大主应力出现在筒体的纵向截面,相贯区外表面在筒体的横向截面处于三向压缩状态;与正交接管内压圆柱容器相比,周向斜接管圆柱容器在内压作用下的最大主应力略小,二者基本满足Sβ=S0(cosβ)0.5;应力集中系数随着角度β的增加而降低。     

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。     

热环境下容器开孔接管应力评定及疲劳分析

利用ANSYS建立容器开孔接管三维模型,针对其结构及载荷特点,将容器开孔接管结构离散,采用APDL语言编程对容器开孔接管在内压及热载荷作用下的静态力学行为进行了计算及疲劳分析,给出了应力评定和疲劳结果。计算结果表明,由于接管与筒体相贯处应力集中很大,一次加二次应力程度较高;设备在保温情况下,温度波动对疲劳造成的疲劳影响很小。     

球形容器接管部位表面裂纹对应力场影响的试验研究

本文以球形容器接管部位为研究对象，利用3台自制的钢质容器进行模型试验，探讨表面裂纹对不同直径、不同方式接管及接管内外表面应力场的影响程度，从理论上对测试结果进行了深入分析，并指出用中心开孔模型研究接管结构带裂纹的不足。     

接管弯矩作用下压力容器开孔——接管区局部应力的试验研究

对接管弯矩作用下圆柱形压力容器开孔－接管区的变形及局部应力进行了详细的试验研究，研究工作是针对３台不同ｄ／Ｄ比的试验容器进行的。结果表明，开孔－接管区的应力和变形具有明显的局部性，其最大应力出现在接管平面外（横向）弯矩作用下容器的横向截面内。同时将本文的研究结果与ＷＲＣ．１０７及ＷＲＣ．２９７的计算结果进行了比较。     

内压圆柱壳内伸式接管补强结构应力分布

针对内压圆柱形容器大开孔率内伸式接管补强结构,进行了三维线弹性有限元应力分析,得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力分布规律。以DXF格式文件为中介,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力集中系数,为研究其应力集中系数规律奠定了基础。     

大开孔应力测试

本文对大开孔(开孔率为0.74)圆筒形容器的开孔接管部位进行了应力测试。测试结果表明,按照西德AD-1979规范中的有关规定设计大开孔接管是可行的。     

采用弹塑性有限元方法估算含接管容器的爆破压

本文采用有限元分析软件ANSYS对无缺陷含接管圆筒形容器进行了弹塑性有限元分析,讨论了材料颈缩后的应变强化对爆破压的影响,获得了爆破压计算值,并与实验实测值进行了比较。分析结果表明采用弹塑性有限元分析方法能够模拟含接管圆筒形容器的塑性失效过程和估算其爆破压。     

高压容器3种开孔补强方法比较

论述了３ 种典型的开孔补强方法,即ＰＶＲＣ法、实验屈服法和压力面积法的特点和不同。对一高压模型容器球形封头上受内压的接管,分别采用这３ 种方法进行补强,通过比较和分析可知,ＰＶＲＣ法适用于小开孔,而实验屈服法和压力面积法对于大开孔则更合理和安全     

压力容器接管开孔补强的有限元计算模型探讨

在压力容器开孔的有限元计算模型中,传统有限元计算模型忽略了法兰的作用,其结果是相当保守的。带法兰的接管开孔有限元计算模型,由于法兰的作用使得接管整体刚性提高,从而使接管与筒体交接处的应力大大减小。将不同接管伸出长度的带法兰计算模型的结果进行了比较,归纳出了不同接管伸出长度法兰力矩对于接管开孔边缘处应力的影响。     

压力容器切向开孔接管区的应力分析设计

对压力容器切向开孔接管区进行三维有限元分析,获得了容器筒体、接管及其连接部位的应力分布信息,并与压力容器正交开孔接管连接结构的应力分布进行了比较。根据JB4732分析设计标准对压力容器切向开孔接管进行了强度评定。结果表明,压力容器切向开孔接管产生明显的应力集中,且应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,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,但切向接管的强度足够,满足安全要求。     

外表面体积型缺陷对高压管件剩余强度的影响

应用ANSYS软件研究了高压管件在105 MPa内压作用下外表面体积型缺陷的类型、缺陷深度、轴向长度和缺陷宽度等形状参数对高压管件Mises应力的影响规律。研究结果表明,对于矩形缺陷,轴向长度对管件强度的影响较大,轴向长度与最大应力呈二次函数关系;Mises应力随着缺陷宽度的增加逐渐减小,当宽度达到一定值后应力趋于一稳定值,在缺陷深度小于2 mm时,缺陷宽度对缺陷处应力的影响很小,深度大于2 mm时,缺陷宽度对缺陷处应力的影响逐渐增大。缺陷深度是影响管件剩余强度的最重要因素,随着深度的增加,缺陷处Mises应力均明显增加;孔径对缺陷处最大应力的影响规律与孔的深度有关。通过计算给出了缺陷尺寸参数的临界值,为高压管件安全评价提供了参考依据。     

5754-O铝合金无缝管开孔封焊性能的研究

为了保证不可更换服役管道的修补质量,针对5754-O铝合金无缝管管道提出了开孔封焊修补工艺,对全位置焊接条件下铝制筒体的氩弧焊接工艺进行了研究和焊接试验,并对焊接后的焊缝以及筒体进行了性能试验。封焊焊缝的渗透试验显示焊口均一次合格,整体容器的爆破试验显示了开孔封焊处爆破后的破坏特征,同时得出经过开孔封焊修补的5754-O铝合金无缝管压力容器的最大承载压力为3.4 MPa。试验结果表明,制定的开孔封焊工艺方案完全可以保证焊接质量。     

基于爆破失效准则的薄壁容器试验压力系数

应用基于概率统计理论的可靠性设计方法,根据爆破失效准则,在最苛刻的试验压力条件下,分析了按标准设计的薄壁内压容器可接受的爆破强度最小初始可靠度范围。从控制薄壁内压容器在不同工况下最小初始可靠度的角度,对其试验压力系数与安全系数进行了探索。     

基于信息熵的扁平绕带式压力容器可靠度

基于信息熵中模糊性度量与随机性度量相等可实现模糊变量等效随机变量的原理,把扁平绕带式压力容器的静强度和载荷视为模糊变量,将模糊静强度和模糊载荷等效为随机静强度和随机载荷,讨论在最苛刻的压力试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊静强度的可靠性。结果表明:(1)在最苛刻的气压试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊屈服强度可靠度为0.926928,模糊爆破强度的可靠度为0.97739;(2)在最苛刻的液压试验条件下,扁平绕带式压力容器模糊屈服强度的可靠度为0.95053,模糊爆破强度的可靠度为0.953788。     

内压作用下30°安放式斜接管结构的试验研究

采用电测法对内压作用下支管与主管轴线夹角为30°的安放式斜接管结构模型进行了试验研究,获得了接管-筒体截交区的应力分布规律和最大应力值及其出现的位置,进而得到了该模型的应力集中系数,这些数据可作为斜接管结构设计和制造的参考。     

异径三通有限元强度分析

三通作为高压管汇中的关键部件,在实际使用中经常出现刺裂现象。为了验证三通设计的合理性及安全性,对90°铸钢异径三通在额定工作压力和静液压试验压力工况下,进行了有限元分析计算。按照ASME规范应力分析法分析了其应力类别及应力组合,证明有高应力区存在。改进模型结构后重新进行了有限元分析计算,并采用ASME规范分别就额定工作压力和静液压试验压力条件下的强度进行了校验,分析结果完全满足规范要求。     

输油管道盗孔结构修复应力分析及结构优化设计

为了有效快速地修复输油管道盗油孔,建立了长距离油气管道有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件对盗孔修复整体结构进行优化设计、耦合场分析及修复等系统化的仿真模拟。结果显示,盗孔及焊帽修复主要对盗油孔局部存在影响,结构改变造成应力集中,最大应力发生在孔的内边缘;补板修复方法最大应力发生管体开孔边缘处。研究结果表明,对于单一的盗孔,在相同压力下,补板修复方式产生的焊接残余应力最小,危险区数量最少,结构最为安全,是相对较好的盗孔缺陷修复方法。