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。     

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。     

压力容器筒体上锥形接管开孔补强计算的探讨

GB150.1~150.4-2011《压力容器》中关于压力容器开孔补强的计算均为径向接管,HG/T20582-2011《钢制化工容器强度计算规定》中补充了非径向接管的开孔补强计算,但是锥形接管的开孔补强计算在目前执行标准中均未提及。在满足工程安全可靠的前提下,就压力容器筒体上径向和非径向锥形接管五种开孔结构形式开孔补强的计算进行探讨。     

对压力容器开孔补强几个问题的认识

作为一名压力容器设计者,对于压力容器的开孔补强的计算以及补强结构的选取必须有所认识,这是涉及到压力容器安全的一个内容,在此,对上述内容进行讨论。     

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.     

压力容器开孔补强设计的简化计算

本文在压力容器上由于工艺或结构上的要求,需要开孔安装接管如：人孔、手孔、介质出入口、排污口等。为了降低开孔边缘的应力,应在开孔边缘处进行补强设计,以减少开孔边缘的应力集中程度。     

压力容器开孔补强的快速判别法

在压力容器的开孔补强设计中,判断是否需要补强比较麻烦。笔者在设计实践中推导出一种快速判断方法,其方法简单可靠,可加快设计速度。     

压力容器开孔与补强结构的可靠度

用可靠性技术,对压力容器开孔和补强结构的可靠度计算方法作了介绍,对影响开孔和补强可靠度的因素作了分析,达到改善补强的目的。对现行设计规范上的一些开口和补强结构的可靠度作了验算。     

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.     

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。     

基于有限元方法的方形压力容器开孔优化分析

通过有限元方法对方形压力容器进行了应力仿真,并研究了开孔面及其开孔位置对应力的影响.结果表明:对于未开孔的方形压力容器,其最大应力发生在最大面的中心;对于开孔压力容器,对不同面进行开孔,在最大面开孔对应力影响最大.而在同一面上开孔,呈现板中心和板边界开孔高,而中间低的特点.     

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。     

复合材料工字梁开孔应力及补强分析

运用有限元商用软件ABAQUS,分析了剪载荷下腹板开孔的复合材料翼梁的孔边应力分布及开孔补强性能.在应力分析中,讨论了开孔间距,开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力分布的影响.研究表明开孔间距、开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力集中程度都有影响,但是开孔距梁下缘条的高度和开孔形状影响较大;补强能降低开孔处的应力,提高结构承载能力.包边补强效果最好,双侧贴片补强次之,单侧贴片补强效果最弱.补强材料刚度越大,补强效果越好.     

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。     

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。     

H型钢梁翼缘开孔研究

目的研究H型钢梁翼缘开孔的最优设计,使实际工程中电气管线铺设达到美观、实用的效果.方法采用ANSYS有限元分析软件,对刚性连接、柔性连接、半刚性连接的H型钢梁进行翼缘开孔模拟.针对不同开孔直径、数量、位置,翼缘宽度,钢梁长度等参数进行分析.结果当翼缘宽度100 mm时,不建议开孔;当翼缘宽度150 mm,建议开孔直径为25 mm;当翼缘宽度为130 mm时,建议开孔补强;当翼缘宽度≥150 mm时,建议开孔直径为35 mm.开孔位置选择接近反弯点或弯矩为零且不应小于整体梁长度的1/6处;多组开孔选择翼缘两侧对称开孔;同等条件下,优先选用长度较小的钢梁进行开孔.结论在项目进行施工前,可以依据工程图纸,进行开孔钢梁位置和补强板的设定.运用集成化生产模式,在工厂直接进行开孔和补强.在条件允许的情况下,运用整体铸造的方式,可以更好地保证产品质量.     

椭球封头开大孔的中厚壁压力容器应力分析

本文将壳体理论应用到一定工作条件下的压力容器上。讨论受压力作用下的椭球封头开大孔的中厚壁压力容器。计算时,将封头分为两部分,并分别作处理:对上部考虑薄膜应变产生的角变形;下部被当作为圆环壳研究。所得计算值与实验值相符很好。     

薄壁压力容器开孔补强的设计计算与可靠性分析

在薄壁压力容器器壁上开孔,不但削弱了容器的材料强度,而且导致容器局部应力集中,成为容器破坏的重要因素之一。国标设计中考虑容器开孔补强的安全性尽管有了一系列规定,但对影响安全诸因素的随机性考虑较少,而可靠性设计把影响安全的参数作为随机变量,依据概率统计把安全性与经济性统一进行设计计算。通过实例计算与分析对比表明,可靠性设计在保证可控的故障概率下,容器的成本投资相对常规设计计算得到了进一步优化,符合工程实际的现实要求。     

基于可靠性理论的厚壁压力容器开孔设计

在厚壁压力容器器壁上开孔,不但削弱了容器的强度,而且导致容器局部应力集中,成为容器破坏的重要因素之一。标准设计中考虑容器开孔补强的安全性尽管有了一系列规定,但对影响安全诸因素的随机性考虑较少。而可靠性设计把影响安全的参数作为随机变量,依据概率统计把安全性与经济性统一进行设计计算。通过实例计算与分析对比表明,可靠性设计在保证可控的故障概率下,容器的成本投资相对常规设计计算得到了进一步优化,符合工程实际的现实要求。     

具有大开孔接管结构的椭圆封头边界效应

通过理论计算分析了椭圆封头大开孔结构的一般情况，即两个相互干涉的边界对封头结构性能的影响问题．发现当开孔率达到90％（即r／R=0．9）时，尽管两个干涉的边界相距很近，但开孔边界的应力集中问题仍然可以按接管边界单独存在的情况进行处理．这一发现表明，开孔率较大的情况下，边界效应的相互干涉和影响应当加以考虑的传统观点需要加以修改，从而为提供更简洁的工程设计方法打下了基础．