鞍座加强垫板结构对筒体应力影响的研究

发布时间：2020-03-24 23:51

【摘要】： 鞍座是卧式容器中一种最常用的支座型式,主要用来承受容器及容器内物料的重量、固定卧式容器位置并使容器在操作过程中保持稳定。鞍座分为带加强垫板和不带加强垫板两种类型,设置加强垫板对降低卧式容器鞍座处筒体的峰值应力具有一定的效果。然而,以往在对筒体应力研究中一般将鞍座进行简化处理,并将鞍座与筒体看作一个整体,由此影响了计算结果的准确性。而且对于鞍座的研究也是只注重鞍座的包角、鞍座的宽度以及鞍座腹板和筋板的厚度等因素而忽略了对加强垫板结构尺寸的研究。本文在分析计算中对卧式容器鞍座采用真实建模,鞍座结构尺寸参考鞍式支座标准JB/T 4712.1-2007中的相关规定,以加强垫板的外伸包角角度以及加强垫板厚度为变量,针对加强垫板与筒体之间不同的连接方式,系统研究了加强垫板尺寸参数对筒体上应力与位移的影响规律。在计算模拟过程中建立了三类计算模型:一类是全焊接模型,结果表明全焊接模型中在鞍座处筒体外径上存在着较高的局部应力突变;另一类是全接触模型,此模型中在筒体内径上存在着较高的局部应力突变;在前两类模型结果对比分析基础上建立了几种不同的局部焊接模型,通过对比分析,提出了有效降低筒体峰值应力的局部焊接模型的焊点位置和尺寸。本文还对全接触模型中加强垫板与筒体之间的接触力进行了研究,得到了加强垫板上摩擦应力和接触压力的大小和分布规律。
【图文】：

鞍座,外伸,垫板,包角

第一章文献综述座、使用具有外伸包角的加强垫板或增大鞍座的半径。柔性鞍座是指具有一定柔度的鞍座。通常的卧式容器受到的内压和静水压均匀的，由于鞍座具有一定的刚度，并且鞍座之间具有一定的距离从而会上产生很大的应力集中。通过使用柔性鞍座可以在一定程度上解决这个为筒体在很高的峰值应力作用下产生局部变形，而柔性鞍座会随之也发，，这样变形得到释放，就可以降低筒体的峰值应力。K．Magnucki 和 P．Stasiewicz 等人系统的研究了柔性鞍座[6]。他们通过限元方法对压力容器由于鞍座几何参数的影响而产生的应力进行了仔细，得出了在最小的应力集中下的最佳鞍座形状和位置。第二个方法就是使用鞍座加强垫板，并且加强垫板要有一定的外伸角度，1，这种方法可以扩展加强垫板与筒体的接触面积，这是工程上常用的方法

配合图,初始间隙,筒体,垫板

图 1-2 加强垫板与筒体之间以一定的初始间隙配合图Fig. 1-2 The loose fitting between saddle top plate and vessel但是不能无限的增加鞍座半径，随着鞍座半径的增加，当鞍座边角处的峰值应力与反向弯曲应力相等时，就会达到一个转变点。此时的鞍座半径就是最佳半径，对应的间隙就可以认为是最佳初始间隙。因为在极限的情况下，鞍座半径增加的太大，会使鞍座与筒体在鞍座边角处分离，接触区域在鞍座边角的下边，这时会在接触区域产生比反向弯曲应力更大的应力，所以这种情况应该避免。考虑到这个原因，应该给鞍座半径规定一个上限，使得受载的筒体与鞍座至少是保持相接触的。1.3 对卧式容器鞍座支撑研究的三个阶段在研究加强垫板与筒体的接触问题上，近几十年来，经历了三个主要的阶段：半经验公式阶段、理论研究阶段、有限元模拟阶段。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH123.4

【参考文献】