基于压力-面积应力计算的开孔补强方法.pdf

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1、化丁机械2011午基于压力一面积应力计算的开孔补强方法洗墼+插{十自Tt十Ⅱ女自m＆女"算∞十n”*i*(∞#A^自#＆^*)n§$月Ⅱ《目《目、*耳步■，*§f*i**MT1#＆m#*目”*月t#*《nTn#I#*算i女∞目“#一十mql*}女5*‰}女目口∞*譬月Ⅱ∞95*n*＆Ⅱ∞自《＆∞"#中目*#日TQ05】3女m标m日^女章*{0254*094(201¨02mI¨州开孔朴强是压力锌器醴lf中的重坚组成部分．关系到设备的安全运行。目柏工程中常用的计葬方法有很多。等而积补强法。“的理论基础是无限太平板上小孔周边的应力分巾关系“。压力容器扦孔的实际

2、情况与这种应山分市关系存在差韩．所以文献[2]中对直径不超过1500mm的圆筒+丌孔率限制在l／2；超过1500Ⅲn的圆筒．开矗率限制在1／3。等日i积补强法有效范围的取值仪与开孔直径d有关，所以埘d／o。(壳休内直径)较小的阡孔．该方法安牟、町靠n偏保守．对∥D较大的开孔，该方法偏冒进。压力面积法4“在本质上与等向移l法是一致的．其开扎率限制在08。谚方法补强有效范甩的取值仅与边缘应力衰减K度有关，埘“／D较小的开孔，该法偏冒进；对d／D较大蚺开孔，该法偏保守；对大开孔，该法一般用丁低压容器。f：述两种方法都认为补强范崮内应一是均匀分布的，事实上fL边

3、应力具有局部性和衰减性．并非均匀分布，1压力一面积应力法简介压力一面积应力法既小同于等卣{}{法R不同于压力m】积{击。浚方法在补强有效范用的驭值上考虑较全面，既考虑了开fL大小的影响．又考虑了边缘血力衰减长度的影啊。在此范崮内．计算·％#*1980*8月％I：＆Ⅻ。l*市2012忡压力对各承压面积所引起的忭用力，井进步计算所引胆的最大局部一次薄膜应力是否满足补强要求的评定条件⋯，足种齄于应力分析的计掉占法。由理论基础可知．对一般阡孔晰青．其垃汁结果jI干

4、比两种传统^法更为合理。此外，由于设法满足以孔边最大肘酃次薄膜麻力跟制靠挑范规定的条≠h故小冉对圩

5、扎串进行限制，这对大扑孔而言，可避免通常采用的有限元法。同时政法适州范围J'，适合多种结恂和载荷7。2压力一面积应力法计算步骤笔者以内胍圆筒E的单个径向开扎⋯(阿1)为御』进{rjf算随Ⅲ图1开孔补强}意图胜力一而机应山法计算步骤如下a训算嘲筒、接，i堑的外仲_内插部分的有效补强范嗣L。、^。和L、：第38卷第2期b计算有效补强范围内圆筒、接管、扑强圈以及焊缝等的承载总面积^，；c“算压力作片I下在接管、壳体上的作用力^^及不连续力^．d由作用力和承载面积计算平均局部一次薄膜庙力口．．和总体一次薄膜应力口⋯；e山口⋯和口⋯确定容器和接管相交处的最大次薄膜

6、应力P，；f按P。≤s。。．枝桉一次薄膜应力P．，当承瞰5雌。{嘞蛐}蛐{4￡鳓e}棚j{n*#^o“疆}吼04埘+噔I☆mmho【⋯日lg目讲鼬【柚)l㈣g$!。R4t㈧15I镕f田±《b(“i；一一一I蝌嚏＆*畦u㈧『～一～秘翳髂!嚣旺一：二一]$；黪馨g：，巨■_]镕；鞣霉§：，r—一]目黜凝瓣Pp蠲*疑器巴，⋯j麓$鹾器‰i～～j_Ij㈣自．h)匣I}m《∞c一】。⋯II黼醭硭3嚣‰·。MiEtd自d档∞％tnRt受内压作用时．5。。，=l5s。；肖承受外压作用时，S“。。=Fh．。3工程应用软件的开发为适应现代化的设计．也为r方便设计者编制计算

7、软件，文献．7l提供的很多算法都以复杂的公式形式出现．本文算法亦然，如柱壳径向开孔补强计算就涉及计算尘情43个。为了方便工程应用．笔者编制rT程应『『j软件，其丁作界面如图2所币。积4艟}舳黼t掉-*目糊m目讲哺＆T目张Ⅱs』I_“国蛳。hE目■f黼}科～∞}*Mb№¨IcnI＆nm＆l¨)m诗计d噩下＆*％95J_n∞·国唑j☆*龌f■自"lu，1⋯图2柱亮径向开孔补强计算软件界自谈设计计算软件界面友好．使用方便，以罔2所示柱壳径向开孔补强计算为例，具有的优点和功能为：a世计计算时，数据输^和计算在同一个界面内完成，名称、符号说明与文献[7]一致．清晰

8、明了；b内置了文献[2]叶，各材料在不同温度、厚度下的许用应力、屈服强度和弹性模量数据库，并考虑r捕值功能，方使者询．c提供了每一班的详细计算结果，方便优化设计；d内置丁文献[7]中许用压缩应力的算法．％鬻；；勰2“o“8”澄≈＆m可用于外压戴荷下的补强计算：e提供了计算中涉及的各图表，设计者不必阿翻阅标准．f提供丁详细的使用说明，以方便设计青设计过程中的各项计算。4工程实例对比笔者使用谶软件做了一系列的_L程实例汁算．Q345R的设计压力40MPa，设计温度200t，筒体内径D=2000mm时，将其计算结果(歼孔直衽d，壳体厚度r．接管最小厚度f)与等

9、面积补强法、堆力面积法投附录J法⋯进行对比，对比结果见表1、2。勰一蠢嚣～188