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1、设计与结构球罐支柱与球壳连接处局部应力分析!"#$%&’()**+,$%-*.*$’’/)0",,)#’.","1&233"(’’"&/)%%"1&3/)(.#$%4$,5大庆石油化工设计院赵石军4/)#$%#2%$’.,67)’/"83("9.8)8:-;<=>??@A=BBC《&’))%&3/)(.#$%4$,5*》1"(’/)%"#$%*’()**$’’/)#",,)#’.","1*233"(’’"*/)%%"1*3/)(.#$%’$,5.*,"’*$’.*1.)81"(8)*.6,D4/.*4/)*.*6.9)*$1.,.’))%)7),’7)
2、’/"8$,$%-*.*$’’/())8.11)(),’%"$8#",8.’.",*DE’.*$6""8()1)(),#)1"(’/)()$*",$:%)8)*.6,D关键词：球罐支柱连接处局部应力有限元分析为$K>MN=>，罐体材料为=MO,P，支柱材料为=前言Q。=F球形储罐支柱与球壳的连接方式中，国内外普遍采用的是赤道正切柱式支承。由于这种支承方式会产生较大的局部应力，在球罐的设计计算中，必须对其进行应力校核。;<=>??@—=BBC《钢制球形储罐》中，采用了一种将该处应力状态作简化处理后的计算方法。这种方法认为，在连接处的最低点!处应力有最大值
3、，经简化后的!点应力为剪切和纬向二向应力状态，可分别用公式算出，并以其组合应力建立强度校核条件。这种方法固然比较简便，但由于对该连接处的受力分析并不十分严密，应力最大点的选择也带有主观性。计算公式中虽然考虑了内压、液体静压、重力、地震及风载荷的作用，但并没有客观地反映这些载荷对局部应力的影图=网格模型图响。为此，本文将采用有限元方法，分别分析三种>J>建模及网格划分理论载荷工况对=FFF7?的球罐支柱与球壳连接处根据整体结构和载荷的对称性，选取整体结构局部应力的作用，以便设计的合理化。本计算采用的=%>F，即=C&球壳和半个支柱。采用三维>F节点的有限
4、元软件为+G&H&IJK版。实体单元（&R!ESBI）进行网格划分，单元总数为>有限元计算模型=MB>，节点总数为=FKBB，网格模型如图=所示。模型的坐标系为原点在球中心的球坐标系，’、(、>J=几何参数及材料)分别为球壳的法向、经向、纬向。球罐内径"#L=>?FF77，球壳计算厚度!L>J?载荷KF77，在赤道圆处沿圆周均布的=F个支柱的规格·?K·万方数据第#1卷第2期压力容器总第#"#期为便于进行对比分析，本计算特选取了三种理!#&$)*+（不考虑球罐自重）。论载荷工况：自重、水静压、内压，没考虑地震及(有限元计算结果及分析风载荷作用。这三种工
5、况的位移边界条件均为：在!!""和!!#$"（球坐标系中）处满足!!!"；在(&#应力计算结果支柱的底端满足!#!!!!!$!"；力边界条件如在三种工况下，图%中的&、’、(、)四点下，工况#：球罐自重（不包括附件重量）；工况的各应力分量及应力强度值如表#所示。表中应力%：充装系数为"&’的水介质静压（水静压以线性值的单位为)*+，,-./为应力强度值。压力载荷施加，不考虑球罐自重）；工况(：内压%表#应力计算结果工况位置"*"+",#*+#+,#*,,-./&0"&$110#&2320"&4(%"&(4$"&#"’-0%"&2##.0%#&"12’"
6、&1((0#&%’30"&21$.0#0"&%’2"&%2%.0%0"".0%%&##%自重(0"&$’#02&34’04&$320#&(44"&3%##&"%#4&$$()02&#%104&3%$03&11$2&’#"0"&%2(.0#0#&44$#%&(1#&03&#%(04&1$2#"#&1##"&(1%.0%"&%’".0#$&11%’%&23"04&"1((&23%0#&2(%"&##1.0#0"&#%3.0#’&$1’水静压(0$&%#’0(1&"1(034&3$20#%&##"(&%4"4&$’%31&%4%)0(’&1(’0
7、32&2#30(#&’3#31&4"10"&(#10#%&(’1’$&11%&12&$###33#1$&##0(%&#%20"&#(%0"&%$4##2&"(’0’#&3$1#"1&’3##$&13%"&(’10"&%%30"&2"$.0#%#%&("内压(03(&##4$(&#$1#"$&($03$&4(’(&3’30#1&4("#14)033&"#22%&%1’$$&’%’’%&$%’0(&##20#&%41%"’&4’(&%结果分析表#中的数据显示出，工况#（自重载荷作用）和工况%（水静压载荷作用）的各应力分量及应力强度在&、’、(、
8、)四点的分布趋势基本相同。即有如下共同特征，应力强度沿&、’、(、)四点依次增加，至)点达到最
