基于遗传算法和BP神经网络的圆柱壳大开孔接管结构优化研究

应用神经网络模拟GB150-2011《压力容器》标准中圆柱壳径向接管开孔结构参数与强度关系,以开孔接管结构用材最省为优化目标,采用遗传算法对圆柱壳大开孔接管结构进行优化设计研究.经神经网络拟合后,标准算图数据信息归一于一个三层的BP网络并应用于遗传算法程序中,与反复查图和有限元优化算法相比,此优化算法更节省设计时间.经验证,优化后的结构符合强度要求,优化结果满足工程设计需要.     

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。     

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。     

压力容器开孔补强的探讨

在压力容器封头上开孔,将会使压力容器封头的承压能力降低,在其设计工艺条件下会产生危险,因此压力容器开孔后需进行补强,开孔补强的方法有很多种,本文对几种开孔补强的方法进行了阐述和比较,若可根据具体情况选用。     

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。     

压力容器开孔接管区应变的有限元分析及应用

圆柱壳开孔接管的应变分析在压力容器设计中是一个普遍而重要的问题.利用ANSYS有限元分析软件对一圆柱壳开孔直接管区域的应变进行了计算,求出了在弹性范围和弹塑性范围内的最大应变及应变系数,并对应变分布状况进行了分析.利用有限元的计算结果求出模型的极限载荷及疲劳循环数N,并与使用设计标准JB4732-95中应力指数法的计算结果作了比较.比较的结果表明:在应变较大的情况下,使用应力指数法分析压力容器开孔接管区的疲劳问题,已不能反映出疲劳破坏的实质.     

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。     

基于有限元的高压容器开孔接管区应力分析

对压力容器开孔接管区进行了三维有限元分析,获得了容器筒体、接管及其连接部位的应力分布信息。结果表明:压力容器开孔接管区产生明显的应力集中,且应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域。     

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。     

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。     

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。     

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。     

压力容器与切向接管结构应力三维有限元分析及强度评定

采用三维有限元方法对压力容器与接管切向连接部位进行了应力分析,获得了该部位的应力分布信息,并与正交接管连接结构形式的应力分布进行了比较．计算结果表明,采用压力容器的切向接管连接结构,使连接区域及其附近区域的应力分布复杂化,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交接管开孔连接结构形式相比,采用压力容器切向接管连接结构,其连接部位的应力分布更趋复杂化,有更明显的应力集中现象．另外,本文还详述了采用JB4732—1995应力分析设计标准对压力容器与接管切向连接结构进行强度评定的方法．     

开孔接管对卧式储罐承载能力的影响分析

压力容器上都不可避免地有开孔接管,从而可能影响容器的承载能力。该文采用有限元方法分析了一个带有接管卧式容器的外压临界载荷和内压极限载荷,并通过改变接管大小和接管壁厚来考察开孔接管的影响。研究发现:开孔接管并没有降低卧式容器的外压承载能力,但会降低设备的内压极限承载能力;壁厚相同时开孔接管的直径增大,对外压失稳临界压力几乎没有影响,但塑性极限载荷值会明显降低;开孔接管直径相同,壁厚增大,设备的外压临界载荷稍有增加,而塑性极限载荷明显提高。     

圆筒形容器接管区应力集中及应力分布

带接管圆筒形压力容器在内压下,由于开孔削弱及几何变形相互约束,在容器与接管联接处产生很高的局部应力。了解联接区域应力分布规律及应力集中对于工程设计是很重要的。Eringen用无穷三角级数的形式给出了小开孔条件下Donnell方程的解。由于薄壳理     

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。