三维一次结构法及其在开孔接管中的应用研究

发布时间：2020-08-07 20:02

【摘要】：应力分类法是当前应用较为广泛的分析设计方法,规范中清楚地定义了一次应力和二次应力,但是只凭借等效线性化的方法去处理应力分布曲线无法将一次应力和二次应力区分开,一次结构法能够很好地解决这个问题。基于ANSYS的一次结构法在平面模型中的应用已经趋于成熟,但其在三维结构上的研究仍是空白,目前尚未发现文献提及。本文研究将一次结构法的应用推广至三维结构有了突破性的进展,对当前讨论较多的圆柱壳开孔接管的应力情况进行分析,并给出新的校核方法。首先,本文以封头-内伸接管结构为例,介绍一次结构法在平面模型中的应用步骤和分析方法,介绍运用该方法正确地判断应力的来源、作用和性质,并做出合理的应力分类。其次,以椭圆封头-接管三维结构为调试模型,提出适用于三维模型的约束方程并验证其正确性。应用一次结构法对圆柱壳开孔接管进行应力分析,结果表明其原始结构是更合理的一次结构,连接环内壁处的最大薄膜加弯曲应力是一次应力,根据本文分析结果对圆柱壳开孔接管的校核标准进行修正,并采用新的许用极限进行应力校核和结构改进。最后,按工程项目中的校核方法对某卡箍式容器炉体上各接管的强度进行评定,强度满足要求。但使用修正后的校核准则评定后发现H1接管强度不满足要求,需要重新设计尺寸。接着通过构建炉体的一次结构,对内外壳体及靠近法兰侧的接管进行应力分类和评定。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH49;TE65
【图文】：

图１－２约束方程的添加逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ邋ｅｑｕａｔｉｏｎｓ逡逑

一定会产生横向分力Ｔ，该分量是产生于接管的轴向力Ｆ的分量，由横向分的弯曲应力是一次应力。此外，在内压作用下接管和壳体的径向变形量不相足变形协调关系而在边界处产生的边缘应力为二次应力。球壳边界处的弯曲含着的一次和二次应力成分，无法通过应力线性化的方法区分出来。若全视力，则显得保守而不经济；若全视为二次应力，则一次弯曲应力的强度要求保障。一次结构法在这种情况下得到应用：逡逑（１）取图１－５结构为一次结构，接管为薄膜应力状态，球壳有薄膜应力和Ｔ，此情况下的应力都是一次应力；逡逑（２）取图１－６结构为一次结构，球壳为薄膜应力状态，接管有薄膜应力和Ｔ，此情况下的应力也都是一次应力；逡逑（３）其他情况的一次结构。受力状况在以上两种情况之间，存在很多合结构，只要某种一次结构的一次应力满足强度评定准则，再对原始结构边缘二次应力评定即可。逡逑

此情况下的应力都是一次应力；逡逑（２）取图１－６结构为一次结构，球壳为薄膜应力状态，接管有薄膜应力和横向，此情况下的应力也都是一次应力；逡逑（３）其他情况的一次结构。受力状况在以上两种情况之间，存在很多合理的构，只要某种一次结构的一次应力满足强度评定准则，再对原始结构边缘应力次应力评定即可。逡逑逦逡逑／逡逑／逦Ｐ逡逑（逡逑Ｕ逦邋ｕ逦＾＞１逦ｕ逡逑图１－３封头圆筒边缘力系逦图１－４直接作用于圆筒端部的力系逡逑ｉｇ．邋１－３邋Ｈｅａｄ邋ｃｙｌｉｎｄｅｒ邋ｅｄｇｅ邋ｆｏｒｃｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｆｏｒｃｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｄｉｒｅｃｔｌｙ邋ａｃｔｉｎｇ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｅｎｄ逡逑ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｙｌｉｎｄｅｒ逡逑ｆ逡逑ｒ逦＾逡逑

【参考文献】

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本文编号：2784456