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.     

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.     

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。     

大开孔甲醇制烯烃反应器结构优化数值模拟

以大开孔甲醇制烯烃装置为研究对象,针对上端筋板与筒体连接处存在的应力集中现象,在保证容器安全性的前提下,设计出加筋板、加补强圈和增加厚度的方法,组合出四种不同的计算方案,采用数值模拟研究方法,应用ANSYS分析软件,获得四种方案的应力分布,并进行应力评定与实验模型的应力测试。模拟结果与实验结果吻合较好,说明利用ANSYS软件对容器的优化是有效的。结果表明,采用加筋板、加补强圈和增加厚度,或者三者并用,均能够保证大开孔压力容器的本质安全性。对于该压力容器,采用增加筋板,并增加筒体厚度(和斜接管相同)所用金属材料最少,材料成本最低,对于此类容器推荐使用加筋板补强。     

接管弯矩作用下补强圈与容器壳体间的接触特性

采用非线性有限元模拟了壳体和补强圈的接触行为，通过对接触行为的控制来改善收敛；考察了接触变形和接触压力，指出接触的发生具有局部性；提出一种“试算法”来确定刚度因子，同时对补强圈与容器间的间隙变化对接触的影响也做了探讨。     

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。     

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.     

内压容器筒体大开孔结构的弹塑性应力分析

针对内压容器筒体开有大直径孔后会产生很高的应力集中这一问题,在考虑材料塑性变形特性的前提下,对不同开孔率的内压容器筒体结构进行了一系列的弹塑性有限元分析.结果表明,内压容器在大开孔状态下,孔周边应力集中很严重,其中孔与筒体的相贯线最高点表现为强烈的周向应力特征,相贯线最低点则表现为轴向应力特征.在逐步加载过程中,加载前期孔周边应力呈线性增长,而后表现为高应力范围的扩大.对于均处于塑性阶段的结构而言,开孔率的大小对高应力区的分布范围影响较大.分析大开孔内压容器筒体结构的应力分布时,材料的非线性特性对分析结果有很大影响.     

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。     

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.