基于可靠性理论的压力容器开孔补强研究

发布时间：2020-04-29 09:17

【摘要】： 压力容器开孔以后,结构的连续性被破坏而成为容器的破坏源。因此,需要进行补强设计。常规的设计方法一般较为保守,容易造成材料的浪费,并且由于没有考虑压力容器的强度、应力及各几何参数的不确定性引起的误差而与实际情况不符,也不能保证绝对的安全。而可靠性设计方法不仅能够节省材料,还能够预先估算出设计对象的可靠程度。因此把可靠性设计方法引入压力容器的设计已成为发展趋势。 本文分析了国内外可靠性设计方法在压力容器开孔补强中的应用现状。重点研究了可靠性理论中的应力—强度分布干涉模型。利用现有的国家标准和常规设计方法,结合可靠性设计方法,对压力容器的开孔进行了补强设计。该设计方法假设所有随机变量均为正态分布,获得与一定可靠度对应的联结系数,基于此建立了可靠性设计的数学模型。通过计算实例证明,利用该模型计算出的补强厚度与常规设计方法相比,既节省材料,又定量地反映出压力容器补强的可靠程度。最后,应用有限元软件,分别对薄壁容器和厚壁容器开孔补强进行了模拟应力分析,验证了该补强模型的正确性;同时,也说明了可靠性方法无论在经济上还是功能上都能满足压力容器的设计需要。
【图文】：

σ= σ σ=1.4.1平板开小圆孔的应力集中如图1.1所示，在一块无限大平板上开直径为2a圆孔，并沿板的某一方向的两边受均匀拉力q，则板 中应力分量的弹性力学解为： = + =+ += + +θ τσθσθ ]sin223[12]cos23[12(1)2]cos243[12(1)24422222442222rrarqrqarqararqarqar(1-1)q——半边均匀拉力，MPa；r——离坐标原点o的半径位置， mm ；θ ——离坐标轴的角度位置；θσ ——沿开孔圆周方向的应力，MPa；rσ ——沿开孔半径方向的应力，，MPa；θτr——剪应力

而在拉伸方向的经向方向，应力最小。如图1.2，双向拉伸下平板上承受两向应力，孔边缘的应力情况可根据上述单向受力情况叠加法求得在 θ =0、π 截面，即平行于1q 方向又垂直于2q 方向，则 = + = + +++ = 03325322322322344222224422123442222244221θθτσσrrrarqararqararqararqa（1-4）在开孔边缘， r = a处max21==3q qθσ σ， =0rσ ， =0θτr同理，在2πθ = ±截面
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH49

【引证文献】

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1 曲忠奎;郭磊;王枫;张倩;;压力管道设备开孔补强计算方法探讨[J];石油化工设备;2011年S1期

本文编号：2644415