圆筒径向大开孔补强计算两种分析方法的比较.pdf

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1、12一一论文广场石油和化工设备一2013年第16卷圆筒径向大开孔补强计算两种分析方法的比较‘占双林，袁玲(中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085)[摘要]分别采用GB150-2011分析法和有限元分析法对实际中的大开孔结构进行分析计算，通过对比发现，有限元分析法是偏保守的，r~GB150-2011分析法计算过程相对简单、快捷方便易行。[关键词]圆筒径向大开孔；补强计算；GB150-20119析法；有限元分析法随着石油化工业的迅速发展，为满足各种1．1GB150—2011分析法计算结果工艺操作过程

2、的需要，压力容器上常常需要开设筒体中面直径D=1820111111；开孔率大于0．5的大开孔接管，常规的等面积补接管中面直径d=1220mm；强计算法已不能满足要求。在GBl50．1～150．4开孔率p=d／D=0．67；20ll《压力容器》[1】颁布前，一般可通过有限元分析计算来解决工程中的大开孔补强问题。在参数6o,／6。=1；GB150．1～150．4．2011中，新增了开孔补强设计的另参数==6．395；一种方法一分析法。该计算方法是根据弹性薄壳查GB150—2011图6．13，采用插值法得理论得到的圆筒上径

3、向开孔补强的应力分析法，Km=4．774，K=6．515：其开孔率可达0．9。此方法的提出，可有效地解决等效薄膜应力部分原先只能通过有限元分析才能计算的超标大开孔问题。S“：K24：347．5MPa<2．2f‘T：2．2×185：407A4f本文通过比较GB150．2011分析法和有限元分等效总应力析法的计算结果发现，有限元分析的评定结果是：』：474偏保守的。下面以举例进行计算并讨论。2．3MPa<2．6『f；2．6×185：481MP1两种分析方法的计算结果结论：开孔补强合格。圆筒径向大开孔接管的结构如图1所示。

4、设计12有限元分析法计算结果压力为p=1．6MPa，设计温度T=60℃，壳体和接管有限元分析计算用ANSYS14．0软件的材料为Q345R，设计温度下，材料的许用应力[o]Workbench界面，采用三维8节点实体单元进行网=185MPa，材料的弹性模量为2．04×10SMPa，泊格划分。有限元网格模型见图2，应力强度云图见松比为0-3。图3，线性化评定途径见图4。根据应力线性化结果，依据JB／T4732—1995《钢制压力容器一分析设计标准》口对应力进行评定如下：一次局部薄膜应力强度S=302．9MPa>1．5『c

5、r1=1．5×185=277．5MPa；一次加二次应力强度SIv=441．8MPa<3【c『I=3x185=555MPa；作者简介：占双林(1979一)，男，湖北黄冈人，硕士研究图1生，工程师。现主要从事压力容器的设计工作。