基于有限元方法的圆筒形容器开孔等面积法补强效果研究

根据"钢制压力容器分析设计标准(JB 4732-1995)"规定的应力评定准则,分别建立传统采用的"路径1"和标准《压力容器》(GB 150-2011)推荐的"路径2"两条路径,采用有限元分析方法对直径1 000~3 000mm的容器(具有直径100~1 000mm开孔)进行接管壁厚的设计,并将采用"应力分析方法"得到的结果与采用"等面积法"的计算结果进行了对比。分析结果表明,等面积法较之传统采用的"路径1"偏于危险,但较之GB 150-2011推荐的"路径2"则偏于保守,根据实践经验和有限元分析结果,认为按照"路径2"进行设计更加符合实际情况。     

化工压力容器选材与补强设计分析

讨论了化工压力容器筒体整体加厚补强材料选择方法和压力容器开孔补强结构设计、补强圈补强及整锻件补强的思路,分析了应力变化原因并提出相应的核算设计建议.通过分析选材变化时不同温度条件的影响因素及结果,结合经验实例设计计算,提出应综合考虑材料的成分、组织、性能,按照标准、规范谨慎决定材料代用.     

圆柱壳大开孔补强圈补强的极限分析

对圆筒形薄壁容器开孔率大于0.5时采用补强圈补强之后的结构进行了极限分析.用两倍弹性斜率法、双切线法分别确定了内压作用下该补强结构的极限载荷,同时,由爆破试验得出其爆破压力并与无补强圈补强的结构进行了比较.结果表明,所研究的薄壁容器(d/D≥0.5)的补强圈补强结构,无论是筒体还是接管,其横向对称面上的极限载荷均大于纵向对称面上的极限载荷.结果还表明,补强圈补强结构有效地提高了圆柱壳大开孔结构的极限载荷值及爆破压力,具有明显的补强效果.     

补强圈与容器壳体间的接触行为

在压力容器开孔补强的薄壳理论分析中，通常假设在补强圈与容器体之间没有接触，其间的接触力对于结构应力分布的意义和影响尚不清楚，由有限元分析得出的应力分析结果，其中就包括了这种接触力，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，对于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影响以及不同开孔订对接触的影响也作了探讨。     

煤气管道系统减压阀组补强分析

石化、冶金等大型联合企业煤气管道系统中的减压阀组,连接结构形式较多,由于不连续结构造成应力集中的现象较多,目前工程上对其的应力分析主要靠经验进行,补强方法通常采用整体补强.针对减压阀组的上述问题,本文通过有限元分析软件Ansys11.0,以一大型冶金化工联合企业的煤气管道系统减压阀组为例,详细的进行了其各个不连续连接结构处的应力分析,并提出了相应的补强措施,为石化、冶金等大型联合企业煤气管道系统中的减压阀组的应力分析及补强提供了理论依据,具有较为重要的意义.     

开孔补强方法在压力容器设计中存在问题分析

开孔补强是压力容器设计中的常见结构,开孔的结果不但会削弱容器的强度,而且在开孔的附近会造成很高的局部应力。本文对压力容器设计中常用的补强方法进行总结,并介绍了相关的有限元计算结果,为其更好地应用于压力容器设计领域提供基础。     

接管内伸式补强结构应力分析与探索

压力容器由于工艺和结构上的要求常常需要开设各种大开孔结构,超出了常规设计方法的适用范围,只能依靠实验研究,进行对比分析设计或经验设计,其安全性和可靠性得不到保证。而以应力分析为基础的设计方法变得越来越重要。本文主要针对接管内伸式补强结构应力做了分析与探索。     

补强方式对压力容器开孔接管区集中应力的影响

采用有限元法分析了补强方式对压力容器开孔接管区的集中应力的影响,比较了补强圈补强结构和厚壁接管补强结构的补强效果,并对其应力集中系数进行了研究.结果表明:不论使用补强圈补强,还是使用厚壁接管补强,补强后的应力集中系数都明显降低,且对于大开孔结构,厚壁接管补强优于补强圈补强.     

接管及补强结构在外载荷下的弹性应力

对6台不同d／D比的圆筒形压力容器进行了接管外载荷作用下的试验研究，考察开孔-接管区的变形及其应力分布。结果表明，孔边的应力集中具有明显的局部性，补强圈补强结构有效地改善了筒体-接管区的应力分布情况，横向截面为危险截面。     

压力容器大开孔补强结构强度的有限元分析

对于受内压模型容器筒体大开孔补强结构来说,我们应采用压力面积法和ASME法对其进行计算和分析,借助于极限分析法分别计算出它的设计载荷和极限载荷,同时采用相应的方法进行验证。在进行了深入的计算以及详细的分析后,我们发现如果采用的是压力面积法,那么弯曲应力通常都是会被忽略的,在大开孔补强设计工作中应用这一方法并不是完全可靠的。实际压力容器大开孔的补强结构必须是具有非常高的安全系数的,而在此工作中采用有限单元法和ASME法应是更加科学和合理的。     

防水型救生舱防护结构研究

参考潜艇结构设计方法,对耐水压150米的防水型救生舱环肋圆柱壳耐压结构的进行了研究,获得了壳板厚度、肋骨型材、肋骨间距和肋骨型号关键参数对耐压外壳所受关键应力和稳定性的影响。通过对外压容器的补强方式的比较和分析,确定了防水型救生舱舱门和观察窗开孔补强的方式方法和面积。通过数值模拟对舱段耐压结构的多种影响因素进行模拟计算,完成了整舱承压性能的应力应变模拟分析。结果表明,所设计防水型救生舱在2.25 MPa的外压下,舱体所受最大应力为100 MPa~300 MPa,整体形变最大值出现在舱尾椭圆封头的最中心,大小为6.1 mm。救生舱整体结构合理,对于防水型救生舱结构设计提供给了依据。     

洪家渡2号塌滑体加固抗滑桩及锚固洞有限元内力分析

工程中常用的抗滑桩和锚固洞的内力计算方法多为地基系数法．该法只能将抗滑桩和锚固洞分开考虑,对于抗滑桩和锚固洞的联合结构,该法不能反映它们的相互作用和联合受力状况．为了正确反映锚固洞桩的受力状态,提出一种滑坡体加固构件有限元内力分析方法,并应用于洪家渡2号塌滑体加固构件——抗滑桩及锚固洞的有限元内力分析,从而为加固构件的配筋设计提供了可靠依据．     

基于ANSYS的压力容器开孔补强结构可靠性分析与优化设计

在压力容器上开孔,不仅削弱了材料的强度,而且会导致开孔部位局部应力集中,降低压力容器的承载能力,严重影响压力容器的安全性。国标中对压力容器开孔补强设计虽然有一系列规定,但对影响结构安全性诸因素的随机性考虑较少。采用ANSYS有限元软件可靠性分析及优化设计功能相结合的方法,对压力容器开孔补强结构进行可靠性分析并获得应力敏感因素,从而进行相应优化设计。结果表明这种设计方法切实可行。     

复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化

遗传演化结构优化算法自提出以来,研究主要针对单荷载工况的情形,研究成果对于指导实际工程设计存在缺陷.为了满足工程应用的需求,本文以ANSYS有限元软件的非线性分析为平台,选用solid65单元和link10单元分别模拟混凝土单元和钢筋单元,将分离式模型遗传演化结构优化推广到复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化.通过选用开洞深梁和开洞剪力墙作为数值算例以验证,分离式模型遗传演化结构优化可以综合考虑多个荷载工况的影响,减少人为因素的干扰,直观地计算出钢筋配置方案,很好地完成复杂应力构件在多荷载工况下的配筋优化设计,所得的结果符合受力机理,且不会使钢筋过度集中,还因为提高了钢筋的利用效率,所以相比弹性应力设计方法节省了用钢量.     

基于AutoCAD二次开发技术的应力后处理应用软件开发

在水利工程领域，通用有限元计算分析软件给出结构计算的应力结果都是以云图或等值线图的形式给出，这类结果不能直接应用于结构的配筋设计，一般要将它们转换成应力分布折线图，这项工作将占用设计人员大量的时间．为了使通用有限元计算分析软件所得的结果能直接用于结构配筋设计，利用Auto CAD二次开发技术，通过开发软件POSTP1．0将通用有限元计算分析软件进行结构计算所得的应力结果直接转换成结构配筋所需要的折线图的形式．     

钢衬和钢筋混凝土联合承载蜗壳结构分析

对某巨型钢衬钢筋混凝土联合承载蜗壳，采用三维非线性有限元法计算结果表明：当弹性垫层６ｃｍ和垫层材料弹模为２ＭＰａ时，原设计的钢衬为６ｃｍ偏厚，钢衬与座环连接部位应力集中较大；给出了随内水压力增加，埚壳外包混凝土塑性变形和开裂区的发展过程。对上述问题提出了改进措施建议。     

内水压下钢衬钢纤维混凝土压力管道截面应力计算

钢纤维混凝土是控制钢衬钢筋混凝土裂缝的一个有效途径，但钢纤维加入到混凝土中使结构计算变得复杂，现有的钢衬钢筋混凝土压力管道的计算方法不再适用，因此根据结构的受力特点以及钢纤维混凝土的特性提出了钢衬钢混凝土压力管道的计算方法，该方法是受力全过程分析；并着重进行了混凝土裂后的非线性计算。     

塑料排水板在真空预压加固软基中的作用

从真空预压加固机理和真空度传递过程分析入手，结合现场实测资料，对高速公路软基加固中采用真空排水预压方法，纵向排水体的选择进行了分析比较，结果表明采用塑料排水板作为纵向排水体，其加固效果明显优于采用袋装砂井。