资源描述：
《压力容器的开孔与接管》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第十二章压力容器开孔与接管一.重点1.壳体开孔的压力特点2.开孔接管的应力集中系数的定义3.开孔补强的目的4.开孔补强的结构及方法5.等面积补强的原则6.等面积补强计算面积有哪些?二.壳体上开孔的原因三.壳体上开孔后产生的问题1.开孔后,造成壳壁不连续,在孔边缘产生应力集中2.接管后,壳体与管的结构不连续,产生的附加弯应力3.壳体接管的拐角处,由于r引起的局部应力.结果:使孔附近的应力比薄膜应力大5-6倍,产生疲劳破坏和脆裂12.1容器壳体开孔时的应力分析一.平板开小圆孔的应力分析分析条件:板长,宽>>孔径2a载荷q//作用于板上1.单向
2、拉伸时的应力分析(1)孔区附近的应力解(12-1)式利用弹性力学理论解知(2)孔边缘处的应力特点:①r=a时孔边缘处的应力②r=a时孔边缘处的周向应力分布特点:③r>a时随r的增大而迅速减小.由(12-1)式可知.2.双向拉伸时的应力分析:二.薄球壳开小孔的应力分析81.分析对象:2.孔区附近的应力解利用代入(12-4)可知(12-5),即1.孔边缘处的应力特点:①当r=a时,孔边缘应力②孔边缘应力=孔区域薄膜应力q的2倍.一.圆筒壳开小孔1.分析对象:k较大,较小,2.应力解:利用代入(12-4)可知(12-6)3.孔边缘处的应力特点:
3、(1)当r=a时(2)在孔边缘r=a处的分布规律:说明:比孔口区域筒壳中大2.5倍.()二.平板开椭圆孔的应力分析1.单方向受拉伸时的应力分析(1)长轴平行于受拉方向时:①孔口处r=a时的应力解(12-8)由于其应力表达式较复杂,仅给出最重要的孔口应力表达式,即②特点:孔口处的分布规律:8(2)长轴a垂直于受拉方向时①孔口处的应力解(12-9)②孔口处的分布规律:2.双向受拉伸时的应力分析(1)孔口处的应力解:由(12-8)与(12-9)叠加即知(12-10)(2)孔口边缘处的分布规律(特点)由(12-10)可知:在长轴的两端在短轴的两端
4、说明:开椭圆孔时,最大应力在孔边缘处(在长轴两端)§12.2开孔接管处应力集中系数的计算一.开孔接管时的应力集中1.壳体上开孔与平板开小孔有以下差别:(1)开孔不是小孔.如:人手孔.故开小孔的假设不成立其理论不能运用.(2)容器壳体是曲面,与平板不同.因为在开孔处由于曲面的影响,壳体存在弯曲应力(3)容器开孔接管后,接管对开孔边缘有约束作用.而平板开小孔理论,没有考虑接管约束问题,所以对开孔接管问题,必须寻求新的分析方法.2.接管区的应力分析(1)利用”力法”可求出该区域的应力分布情况和应力值“力法”:根据平衡,几何和物理方程(2)根据理
5、论计算和实际结果,查接管区的应力分布图12-7二开孔接管处的应力集中系数计算1.应力集中系数K的概念:(1)作用:求接管处的最大应力峰值8(2)定义:如:1.K的确定方法(1)应力指数法①K的大小:查表12-1②:适用条件P235(1)-(4)注:径向接管:接管轴线与壳体半径同一方向非径向接管:轴线与壳体半径不同方向(2)应力集中系数曲线:①曲线形成:由理论与实践综合绘出②适用条件:不能用指数法时采用③曲线种类:图12-12球壳平齐图12-13球壳内入图12-14圆壳平齐④曲线适用条件:当<30时,表明壳体很厚,则K取的比曲线值小当>15
6、0时,壳体很薄,则K取的比曲线值大些.因为开孔造成弯曲应力效应大.2.应力集中系数曲线的推广应用(1)可用于补强壳体注意:利用曲线查K时,将改用为接管厚度,为加强后的厚度将开孔系数中的改用查下的K值(2)椭圆封头上开孔的K.不同点:当量半径R=K1Ri其中:R是封头的当量半径;K1是修正系数,与a/b有关,查表12-2,Ri是封头内半径.8§12.3开孔补强设计一.开孔补强的概念1.开孔补强的目的:降低开孔接管处的应力峰值.因为容器的强度条件,所以应力峰值降低,设计时降低,降低.2.开孔补强设计的定义:为降低应力集中系数,而作的计算与结构
7、设计二.补强结构(补强元件类型)1.加强管补强(1)结构图12-15.(d),(f)即在开孔处焊接一段加厚的接管(2)特点:环焊缝少.易探伤,结构简单(3)适用范围:低合金钢,高压设备2.整体锻件补强:(1)结构:图12-15(g),(h),(i)(2)特点:优:对焊,易探伤抗疲劳性能好缺:成本高,加工难(3)适用范围:高压重要设备(3)加强圈的补强:①结构:图12-15.(a),(b),(c)②特点:优:简单,易加工,使用经验丰富缺:抗疲劳性能差,热应力大,K大.③适用范围:P241三:壳体开孔的有关规定1.允许不补强时开的最大孔直径P
8、242.(1)-(4)①Pc≤2.5MPa②开孔中心距A>=两孔直径和的2倍.③接管外径d0<=89mm8④接管最小壁厚满足表内要求.1.壳体上允许开的最大孔直径dmax,P242.(1)-(
