大开孔外压圆筒失稳行为的有限元分析.pdf

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1、大开孔外压圆筒失稳行为的有限元分析陈诗晓。高增梁。金伟娅，陈冰冰(浙江工业大学化工机械设计研究所，浙江杭州310032)摘要：针对不同开孔率的大开孔外压圆筒，采用线弹性和弹塑性两种本构关系，利用特征值分析、几何和材料的双非线性分析方法对其失稳行为进行了研究。比较了开孔、接管、加强圈补强等情况下的失稳压力，给出了开孔率d／D为0．4—0．8范围内一系列开孔外压圆筒的失稳压力的计算和有限元算例的对比分析。结果表明：在开孔率0．5以内，半面积补强对外压开孔圆筒的补强是够的。关键词：大开孔；临界压力；屈曲；有限元；半面积补强法中图分类号：TH49；TB

2、115文献标识码：A文章编号：1001-4837(2OLO)12—0033—07doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．12．008FiniteElementAnalysisofBucklingBehaviorofCylinderwithLargeOpeningSubjectedtotheExternalPressureCHENShi—xiao，GAOZeng—liang，JINWei—ya，CHENBing—bing(ZhejiangUniversityofTechnology，InstituteofProcess

3、EquipmentandControlEngineering，Hangzhou310032，China)Abstract：Thebucklingbehaviorofcylinderwithlargeopening，subjectedtoexternalpressures，hasbeenstudiedbythemethodsofeigenvalueanalysisandgeometry—materialbi—nonlinearanalysis，adoptingtheelasticandelastic—plasticconstitutiverela

4、tionship．Throughaseriesofthecalculationofcriticalpres—sureandthecomparativeanalysisofthefiniteelementcalculationonthebucklingcases，theresultsshowthatthemethodofhalfareareinforcementisapplicableandeffectiveforopeningratiowithin0．5．Keywords：largeopening；criticalpressure；buckli

5、ng；finiteelement；halfareareinforcement的程度会更大，理论计算更为困难。现有压力容0引言器标准中外压设计计算对开孔率有一定的限制。ASME压力容器规范2007版UG一36中外压容开孔接管是压力容器的主要结构形式。开孔器设计应用范围为：对直径不超过1500am的圆部位由于结构连续性受到破坏，简体的应力重新筒，开孔率小于0．5且开孑L不超过500mm；直径分布，容器承受外压和内压的能力下降]。实超过1500mm的圆筒，开孔率小于1／3且开孔直际生产中经常出现开孔率较大的情况，开孔削弱径不超过1000mm。我国GB

6、150-1998(钢制压基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)目标导向课题(2007AA04Z430)·33·大开孑L外压圆筒失稳行为的有限元分析力容器》中外压容器设计应用范围为：直径不超mm，长度5m，圆筒中间有一个与筒体正交的圆形过1500mm的圆筒，开孔率小于0．5且开孔不超接管。圆筒承受外压，计算温度为常温。按以下过520mm；直径超过1500mm的圆筒，其开孔率几种情况计算开孔的失稳载荷：小于1／3且开孔直径不超过1000mm。欧盟压力1)圆筒容器上不开孔，计算结果作为与开孔容器标准EN13445—3：2009中外压容器设计应

7、接管结果比较的基准；用范围为：无论有没有接管，采用加强圈加强的圆2)在圆筒上开圆孔，直径分别为d=400，500，筒开孔率不超过0．5；只采用接管加强的圆筒开孔600，700，800mm，即开孔率为0．4，0．5，0．6，0．7，率不超过1．0。ASME标准和我国国家标准对外0．8。压容器接管的补强面积的要求为开孔削弱面积的3)在圆筒上的正交圆接管，接管内径分别为一半。di=400，500，600，700，800mm，接管壁厚10mm，Break在1990年使用非线性有限元研究了对应的接管长度按照3如计算，分别为200，210，外压接管的临界压

8、力，薛丽萍等在2005年研究230，250，2701TIITI；了开孔率为0．526的筒体接管时，得到非线性有4)在第3)部分的圆筒接管处有加强圈补强