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.     

大开孔球壳径向内伸接管的补强设计方法

本文运用薄壳简单边界效应理论对接管(半无限长圆柱壳)及其内伸段(短圆柱壳)相连接的球壳进行了解析的应力分析,并按ASME压力容器应力分类法及设计准则,制作了内伸长度为(dt)～(1/2)/2、开孔率为0.5～0.7设计曲线五张。有限元计算证实了其可靠性、探讨了内伸长度、圆角等影响。并与平齐结构和PVRC法作比较。     

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。     

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。     

内压柱壳大开孔率开孔平齐式接管应力分布研究

本文针对内压圆柱壳大开孔率平齐式开孔接管结构 ,进行了三维线弹性有限元应力分析、研究。有限元计算和电测应力分析的结果表明 ,用电阻应变测量方法测量到的是应变片长度范围内应力场的平均值 ,而得不到该区域内的最大应力值 ;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 ,能够保证开孔区域内的单元都是比较规整、均匀的六面体单元 ,可以使用不协调位移模式 ,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳大开孔率开孔平齐式接管结构的应力集中系数。     

球壳开孔接管的分析设计方法及其试验验证

本文给出了适用于各种开孔率情况下球壳开孔平齐接管与内伸接管的应力分析与补强设计方法。对七个试件给出了实验结果,其中包括四个不同开孔率的球壳开孔平齐接管与二个内伸接管试件以及一个椭球壳开孔平齐接管试件。这些实验结果证明本文提出的方法是合理、可靠的。本文还给出了该方法与PVRC方法、AD方法的比较,说明在大多数情况下用本方法得到的补强厚度可比PVRC方法减薄,并比AD方法有充分的安全依据。     

球壳接管补强的优化设计

本文讨论了圆筒形接管与球壳径向连接,采用球带补强时,在保证球壳为无矩状态的前提下,确定接管和球带尺寸参数的方法。分析表明,使球壳为无矩状态的满应力设计不是唯一的,其中使接管和球带重量最小的满应力设计为最优设计。     

异种钢锥壳径向接管开孔结构强度研究

锥壳接管开孔结构是压力容器常见结构。考虑开孔率和材料的强度匹配的影响,对异种钢锥壳径向开孔接管结构强度进行研究。根据GB150-2011中等面积法确定接管壁厚,在此基础上,按照JB4732-1995(2005确认)和极限载荷法分别进行强度评定,并对比评定结果指出不同设计方法安全裕度的不同。研究表明,开孔率和材料的强度匹配显著影响锥壳径向接管开孔结构强度。与应力分析法及极限载荷法比较发现,对于较低强度匹配和较大开孔率的锥壳径向接管开孔结构,采用等面积法设计没有足够的安全裕度,为此类结构的设计和强度研究提供了借鉴。     

单个凸缘接管开双孔结构的开孔补强设计

以某项目PTA结晶器下封头单个凸缘接管开双孔为例,按GB/T 150.1～150.4-2011中的等面积补强法进行开孔补强设计计算,利用有限元分析法对补强结构进行优化,确定开孔补强结构的设计尺寸,结果既能够满足安全性要求,又能够提高材料利用率。     

用有限元法对内压柱壳开孔平齐接管的应力集中系数研究

本文在微机(IBM-PC/XT)上用有限元法对内压柱壳开孔平齐接管的应力集中系数进行了研究。为了在微机上能实施这种问题的研究,本文在程序设计上选择Q_(c5)、Q_6三维块体单元,使用波前法解方程,使所解问题的规模、结果精度和计算速度能保证在微机上进行。对计算模型、网格划分和单元形态方面做了若干数值试验,并同已知柱壳接管结构的实验结果比较,验证了本程序和所建立的柱壳接管有限元模型的可靠性。在0.05≤r/R≤0.7,0≤t/T≤1.4范围,取容器内外径比为1.05,进行了31个内压下开孔接管模型的计算,并根据柱壳、接管结构中应力集中系数与无量纲参数r/R、R/T和t/T的关系,将计算结果整理成不同几何参数下应力集中系数的曲线。该曲线用t/T=0.5、1.0和容器内外径比不同的实验结果作了验证,符合较好,可供设计者参考。     

球壳接管区的极限分析优化补强设计

针对我国《压力容器设计规定》中的开孔补强极限分析法所存在的某些不合理,运用塑性理论中的下限定理,对球壳平齐式径向接管区重新进行受力分析,并建立了塑性设计评定准则。然后,通过优化程序找出不同几何参数,不同内压载荷下的最佳补强方案。文中还列举了φ4000的球形容器在不同开孔率情况下,用本文推荐方法及按《设计规定》计算所得的补强参数,并将两者进行比较以供探讨。     

压力容器大开孔补强方法

大开孔压力容器在开孔接管部位有很大的应力集中，必须进行补强。本文介绍了几种压力容器大开孔补强方法：压力面积法、极限载荷法、有限单元法，并分析了原理和特点。     

球壳径向接管应力实验分析

本文对球壳的两种常见径向接管：平齐接管和插入接管进行了电测应力分析。得出两种接管的应力特点是不同的。插入接管比平齐接管受力小。而插入接管的这种应力特性又是可转化的，转化的条件则是其临界壁厚和临界插入深度。     

内压圆筒径向嵌入式接管开孔补强的等面积法

依据GB 150.1～150.4-2011《压力容器》标准介绍内压作用下的圆筒上径向嵌入接管所需单个开孔的补强设计用等面积法,并提出一套能够保证设计、制造和检验质量的确定补强结构尺寸的方法。     

大开孔耐压球壳优化设计

针对大开孔耐压球壳,为降低设计变量维数,采用灵敏度分析完成了设计变量的筛选,设计了参数化的大开孔耐压球壳极限强度求解流程,该流程可实现设计变量样本点的自动连续计算,采用响应面模型将试验设计样本点与响应值拟合得到了大开孔耐压球壳近似模型,建立了大开孔耐压球壳多目标设计优化模型,采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了该优化问题的求解,采用最小距离法确定了大开孔耐压球壳优化的设计方案,与初始设计方案相比优化设计方案优化结果明显,为大开孔耐压球壳设计提供了参考。     

基于ANSYS的球壳开孔接管区应力分析

球壳开孔接管区的应力高且分布状况复杂。利用ANSYS软件,通过获取应力分布云图及线性化处理提取的各类应力,探讨了过渡圆角半径对球壳开孔接管区应力的影响。结果表明,球壳与接管连接处存在明显的应力集中。采用圆角过渡可以降低应力集中系数。只有圆角半径较大时,应力集中系数才会显著降低,并且主要是降低了其中的弯曲应力和峰值应力。当圆角半径增加到一定程度,应力集中系数降低极其缓慢。结果为工程实际中球壳开孔接管区圆角半径的选取提供借鉴。     

球壳大开孔接管结构参数对连接处应力分布的影响

对不同开孔率和不同厚度比的一系列于壳大开孔平齐接管结构进行了有限元分析，得出了不同开孔率及厚度比与连接处应力集中系数之间的关系曲线。为验证分析方法的可靠性，对结构ri/Ri=0.6，t/T=1.5的模型容器作了应力测试。两种方法所得的结果基本吻合。     

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。     

压力容器开孔补强接管有效外伸长度探讨

讨论了GB150-1998、HG20582-1998对于非径向接管的开孔补强的接管有效外伸长度的选取,对接管有效外伸长度的选取提出了一些建议。     

压力容器圆筒大开孔补强计算方法

对美国ASME大开孔补强计算方法进行了分析,用有限元法对圆筒大开孔计算截面的应力进行了考证,发现除了ASME给出的、绕圆筒母线的弯矩外还存在一个数值相当的、绕接管母线的弯矩,补充建立了补强环在环平面内弯曲的计算模型,提出一种新的圆柱壳开孔补强的工程计算方法。