卧式容器多支撑计算分析

以多支座卧式容器为例,分别采用三弯矩方程方法和有限元方法,分析研究了卧式容器支座反力的分布情况,并将所得结果进行对比,验证有限元方法的正确性。     

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。     

卧式容器的计算方法及其与各国规范的差异

一、卧式容器的计算方法卧式容器的设计,除按常规计算筒体、封头外,还应验算支座处的局部应力。此局部应力由于它的作用范围比较大,还不能都应用英国标准BS5500(1983年版)的附录G.2(或WRC107会刊)所推荐的局部应力计算方法。支座处的局部应力的计算方法,在很大程度上取决于支座的结构型式。众所周知,支座型式大致可分为三种:鞍式支座、圈座和支腿式支座。石油、化工装置中的卧式容器多置于两个鞍式支座上。对于鞍式支座支承的卧式容器,看起来受力简单,但山于容器重量和支座反力所引起的局部应力的计算还是很复杂的。目前,关于鞍式支座支承的卧式容器的局部应力的计算方     

卧式容器外加两个集中载荷时的轴向应力计算

对附加两个集中载荷卧式容器进行载荷分析,建立弯矩方程,确定卧式容器上轴向弯矩极值的位置（产生最大轴向弯矩的截面）,并给出工程适用的计算方法。     

地震时卧式容器的弯矩

建立地震时有附加设备卧式容器的轴向弯矩方程,解析弯矩方程,用Excel进行数据处理后画出弯矩图,确定卧式容器轴向弯矩极大值的位置和产生最大弯矩的截面,并给出工程适用的计算方法、计算式。     

多支点轴的弯矩图绘制

本文介绍了位移法求解多支点支轴的支座反力以及在AUTOCAD中自动绘制其弯矩图。     

承受反鞍式支座的筒体应力计算

为大庆石化总厂铂重整车间的一卧式容器顶部迭放另一卧式容器,其间采用了反鞍式支座连接。承受反鞍式支座的简体应力计算,没有现成的公式可用。经查阅有关资料并分析受力情况,用以下公式解决了设计问题。     

满水工况下三鞍座卧式容器临界长径比的研究

卧式容器筒体长径比对鞍座个数的设置有显著的影响,为了确定鞍式支撑卧式容器双鞍座与三鞍座支座设计的临界长径比,本文采用有限元法,对满水工况下不同长径比的双鞍座与三鞍座卧式容器筒体中危险截面的Tresca当量应力、周向应力和轴向应力进行分析,并基于各应力判据和不同厚度模型筒体中的Tresca当量应力、局部膜应力和轴向压应力曲线的交点确定了不同厚度卧式容器三鞍座设置的合适长径比。研究结果表明,筒体厚度较薄时,三鞍座卧式容器临界长径比可取L/D=12;筒体厚度较厚时临界长径比趋于L/D=10。     

三鞍座卧式容器鞍座许用沉降量研究

随着卧式容器的大型化发展,三鞍座卧式容器得以广泛应用。论文基于NB/T 47042-2014标准及轴向弯矩极限值给出了鞍座许用沉降量[e_1]、[e_2],在此基础上采用ANSYS软件建立了含不同沉降的三鞍座卧式容器有限元分析模型,考察了鞍座沉降量对筒体鞍座连接处最大应力的影响。研究结果表明:正向沉降量对筒体应力影响大于负向沉降量,基于轴向弯矩极限值得到的许用沉降量[e_2]对筒体最大应力影响过于显著;结合标准的许用沉降量[e_1],考虑正负沉降量对筒体最大应力影响的差异,给出了较为合理的鞍座许用沉降量值。     

大型卧式容器的风诱导振动设计

这里应用材料力学方法给出了对称型双支座和三支座卧式容器的自振周期计算公式,分析了卧式容器的风诱导振动问题及其计算方法。     

半挂车V型支座边角处罐体局部应力计算

液化气体运输半挂车V型支座边角处罐体的局部应力计算，是把长的V型支座转化为多个符合局部应力计算条件、排列整齐的短支座。短支座由内、外侧板组成，某一侧板边角处罐体的局部应力是由相邻侧板上的线载荷共同作用在该处产生的应力经叠加而求得。求得邻近侧板对罐体作用力在某一侧板边角处产生的罐体局部应力叠加系数后，根据已知V型支座的载荷，计算出半挂车V型支座边角处罐体的局部应力。     

WRC107总应力强度计算的适用性研究

管道或容器的接管部位由于结构不连续存在较大的局部应力,且分析设计时不易求解,公报WRC107对此给出了一种计算方法,但用其分析接管结构的误差还不是很明确。针对支腿受轴向载荷的圆柱壳上总应力强度的求解,比较了WRC107和有限元计算的结果,研究了接管壁厚及参数β,γ对WRC107计算误差的影响。针对内压和支腿上轴向力共同作用下总应力强度的求解,采用HG20582--1998（钢质化工容器强度计算规定》（即HG法）作为WRC107的补充,研究了其计算的误差。结果显示,接管厚度超过主管厚度2倍时,空心接管可与实心附件等效。WRC107的计算误差依赖参数β,γ,且与有限元结果相比,存在低估总应力强度的情况。以HG法为补充,WRC107可用于计算内压和支腿上轴向力引起的总应力强度。     

悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究

基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明：随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。     

Vibration of functionally graded cylindrical shells based on different shear deformation shell theories with ring support under various boundary conditions

In the present work, study of the vibration of thin cylindrical shells with ring supports made of a functionally gradient material (FGM) composed of stainless steel and nickel is presented. Material properties are graded in the thickness direction of the shell according to volume fraction power law distribution. Effects of boundary conditions and ring support on the natural frequencies of the FGM cylindrical shell are studied. The cylindrical shells have ring supports which are arbitrarily placed along the shell and which imposed a zero lateral deflection. The study is carried out using different shear deformation shell theories. The analysis is carried out using Hamilton’s principle. The governing equations of motion of a FGM cylindrical shells are derived based on various shear deformation theories. Results are presented on the frequency characteristics, influence of ring support position and the influence of boundary conditions. The present analysis is validated by comparing results with those available in the literature. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Eung-Soo Shin M. M. Najafizadeh received his BS degree in 1995 from Azad University (Arak) and the Ms Degree in 1997 from Azad University (Arak), and his Ph.D. degree in 2003 from Science and Research Branch Islamic Azad University (Tehran, Iran), all in mechanical Engineering. He is member of faculty in Islamic Azad University (Arak) since 1998. He teaches courses in the areas of dynamics, theory of plates and shells and finite element method. He has published more than 20 articles in journals and conference proceeding. Mohammad Reza Isvandzibaei received his Ms Degree from Azad University (Arak), and now he is the student of Ph.D. in university of Pune, (India) all in mechanical Engineering. He is member of faculty in Islamic Azad University (Andimeshk).     

Exact solutions for vibration of cylindrical shells with intermediate ring supports

This paper presents new exact solutions for vibration of thin circular cylindrical shells with intermediate ring supports, based on the Goldenveizer–Novozhilov shell theory (Theory of thin shells; The theory of thin elastic shells). An analytical method is proposed to study the vibration behaviour of the ring supported cylindrical shells. In the proposed method, the state-space technique is employed to derive the homogenous differential equation system for a shell segment and a domain decomposition approach is developed to cater for the continuity requirements between shell segments. Exact frequency parameters are presented in tables and design charts for circular cylindrical shells having multiple intermediate ring supports and various combinations of end support conditions. These exact vibration frequencies may serve as important benchmark values for researchers to validate their numerical methods for such circular cylindrical shell problems.     

固定式真空绝热低温容器的支撑结构

介绍了几种应用在固定式真空绝热低温容器中的支撑结构以及降低支撑构件漏热的方法和构件选材的原则,并针对立式和卧式容器各种支撑形式的结构特点、绝热性能、受力特点,以图例的形式逐一介绍。     

压力容器应力场数值模拟及边缘应力初探

利用三维扫描仪对压力容器进行扫描,从而比较精确的建立模型,再利用ANSYS软件得到椭球壳与圆柱壳体的连接处的边缘应力的分布曲线和碟形壳与圆柱壳体的连接处的应力分布曲线,重点解决了压力容器边缘应力的计算问题,对设计压力容器时的安全性提供了重要的资料。     

ANSYS极限载荷分析法在压力容器设计中的应用

基于弹性分析的应力分类法在压力容器分析设计中的应用已十分普遍,但在一些情况下,不能准确地区分一次与二次应力强度,如果按一次应力进行控制可能偏保守,按二次应力控制又偏冒进,一次结构法使用起来又比较复杂,因此需要寻找一种方便快捷的替代方法。随着工程实践和理论研究的进步,用以解决应力分类法不足之处的替代方法已逐渐成熟。从相关规范、ANSYS有限元软件应用等方面讨论了极限载荷法在压力容器分析设计中应用的方法及注意事项。