压力容器分析设计中常见载荷的计算与加载.pdf

《压力容器分析设计中常见载荷的计算与加载.pdf》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4期-5-论文广场压力容器分析设计中常见载荷的计算与加载张学刚，王强（中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司，辽宁葫芦岛125001）[摘要]在压力容器的分析设计中，所承受的常见载荷主要包括面载荷、体载荷以及惯性载荷，体载荷主要是温度，惯性载荷是加载的重力加速度，两者均为已知条件，而面载荷中除设计压力已知外，其余的需要按照标准中的公式进行计算才能得到。本文对压力容器中常见的面载荷计算进行了总结，给出相应的命令流，分析设计人员可据此提高工作效率。[关键词]压力容器；面载荷；体载荷；等效力；有限元分析在压力容器的应力分析中，载荷分为边界条操作状态下内压引起的总轴向力按式(2)计件和实际外力

2、两大类。载荷的加载方式一是直接算。加载在节点和单元上，二是加载在实体模型上。(2)加载到实体上的载荷在求解初始化时自动转化到因此，操作状态下最小螺栓载荷按式(3)计模型所属的节点或单元上。压力容器分析模型构算。建一定要真实反映被分析结构的真实受力状态，Wp=F+Fp=0.785DG2pc+6028DGbmpc(3)主要涉及到边界条件的处理一定要正确。相应的命令流如图2所示。对于已知的载荷（如设计压力）只要选取受压面直接加载即可，对于未知载荷的大小需要按照标准中的公式进行计算。1常见载荷的计算压力容器分析设计所需要的常见载荷有：接管等效力、螺栓等效力、垫片等效力、风载荷和地震载荷，风载荷与地

3、震载荷在塔设备与球形储罐的应力分析中应用。[1]1.1接管内压等效力计算接管等效力公式为：，相应的命令流如图1所示。Do-接管外径；Di-接管内径；PI-设计内压。图1接管内压等效力的计算[2]1.2窄面法兰的螺栓与垫片等效力计算图2螺栓与垫片等效力的计算根据GB150.3-2011中7.5节的规定，操作状态作者简介：张学刚（1970—），男，辽宁葫芦岛人。2009年1月下需要的最小垫片压紧力按式(1)计算。毕业于中央广播电视大学机械设计及制造自动化专业，副高级工程师。在中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司设计研究Fp=6.28DGbmpc(1)院从事市场开发及设备销售等方面的工作。石

4、油和化工设备-6-论文广场2017年第20卷[3]1.3非圆形法兰的螺栓与垫片等效力计算圆形法兰。压力容器的旋风分离器中多为矩形法根据HG/T20582-2011《钢制化工容器强度兰，压力容器的非标视镜多为长圆形法兰。因标计算规定》中12节非圆形法兰的设计和计算的规准涉及的符号太多，本文只给出相关的命令流模定，非圆形法兰包括矩形法兰、椭圆形法兰或长式，如图3与图4所示。图3方形法兰的螺栓与垫片等效压力计算图4长圆形法兰的螺栓与垫片等效压力计算第4期张学刚等压力容器分析设计中常见载荷的计算与加载-7-1.4透镜垫密封的螺纹法兰的螺栓与垫片等效力计垫片载荷按式(5)计算。[3]算根据HG/T2

5、0582-2011中17节透镜垫密封的高(5)压螺纹法兰的设计和计算的规定，操作状态下最小螺栓载荷按式(4)计算。相应的命令流如图5所示。(4)图5透镜垫密封的螺纹法兰的螺栓与垫片等效压力计算[4]1.5塔器风载荷的计算直径（取长度方向），mm。风以一定的速度绕过设备，给设备施加水平1.6塔器地震载荷的计算作用力，使设备受弯矩。同时，由于风速发生变1.6.1对高径比L/D≤5的塔式容器，不考虑垂直地化，因此会引起设备的振动，在一定条件下还会震力的影响，也不考虑高振型的影响。根据NB/T产生风的诱导振动。对于塔的总高度H＜30m时，47041-2014《塔式容器》附录E，设备总水平地震计算风

6、载荷时不考虑横风向风振，顺风向风载荷力按式(7)及式(8)进行计算。折算成静载荷，将塔体沿高度分为Z段，其中塔段高度hi≤10m，各段塔体的顺风向水平风力等效施(7)加在塔体对应段的外表面上，形成风载等效压力[6]。顺风向风载荷按式(6)进行计算。(8)(6)式中，α1为塔式容器基本振型周期T1的地震式中，Pi为顺风向风载荷，N；K1为体形系影响系数；mk为集中于质点k的操作状态的质量，数，对圆柱形面，K1取0.7，对于平面，K1取1.4；2kg；mi为集中于质点i的操作状态的质量，kg；hkK2i为风振系数；q0为基本风压，N/m；fi为风压高为集中于质点k的计算高度，mm；hi为集中于

7、质度变化系数；Li为塔段高度，mm；Dei为塔的有效点i的计算高度，mm；FE为设备总水平地震力，石油和化工设备-8-论文广场2017年第20卷N；m0为塔式容器的操作质量，kg；g为重力加速f2=1.1；2度，取g=9.81m/s；F1k为集中质量mk引起的基本因此，球罐水平方向的风载荷等效压力为pw=振型水平地震力，N。kkqff×10-6。120121.6.2除1.6.1条的塔器的任意高度hk处的集中质量1.8球罐