边缘应力区局部减薄强度特征的研究

发布时间：2020-03-28 06:00

【摘要】： 本文针对压力容器中边缘应力区域的局部减薄问题,将减薄区域简化为椭球缺形凹坑,采用有限元分析方法,分析了接管—圆筒体(Ⅰ模型)和封头—圆筒体(Ⅱ模型)两种典型情况下的局部应力场,研究了凹坑尺寸与相对位置对凹坑表面应力分布以及应力集中系数的影响。计算结果表明:对于Ⅰ模型,凹坑表面的应力水平随凹坑的长轴和深度的增加而增加,随着距连接边缘的距离增加而减小;对于Ⅱ模型,凹坑表面的应力随深度和距连接边缘的距离的增加而增加,随长轴的增加而逐渐减小。 通过对凹坑表面应力集中系数的计算结果分析,得到影响凹坑表面应力集中系数的主要因数有凹坑坡度(C/A)、凹坑的相对厚度(C/T)和凹坑的相对位置(D/Ln和凹坑的长轴平行或垂直于筒体的轴向以及位于筒体的内外表面),并给出了在两个连接边缘应力区凹坑表面应力集中系数的计算公式。 本文还讨论了凹坑尺寸和相对位置对凹坑处的薄膜应力、薄膜应力加弯曲应力,以及凹坑处极限载荷的影响规律。根据极限载荷分析结果,讨论了《压力容器定期检验规则》第40条中的无量纲参数G0在边缘应力区的判据,提出当G00.026时,位于边缘应力区的凹坑在允许的范围内,为修订G0的使用范围提供了依据。
【图文】：

第一章 文献综述- 3-缘应力，如图1-1所示。（a）为接管和壳体连接处的边缘应力，（b）为筒体和封头连接处的边缘应力。（a）接管和筒体的连接 （b）筒体与封头的连接图1-1 常见的连接边缘结构简图Fig.1-1 the sketch of general boundary stress region边缘应力与薄膜应力有着本质区别。薄膜应力是由介质压力引起的，而边缘应力是由相联处变形不协调而引起的附加应力。因此在边缘处如图1-1（b）所示有一附加弯矩M0，由此产生的边缘应力有明显的衰减特性，仅局限于边缘处,带有局部性。另外，由于连接处的变形相互约束，相互限制，所以边缘应力表现出的另一个特点是它具有自限性。容器边缘应力的大小与容器材料、封头形状、筒体与接管的尺寸等因素有关。对于简单形状和简单载荷的压力容器，边缘应力的理论计算，工程上一般采用一种比较简便的解法，该法将壳体的解分，为两部分，一是薄膜解；二是有力矩解，即在壳体不连续部位切开后的自由边界上受到边缘力和边缘力矩作用时的有力矩理论的解。将上述两种解叠加就可以得到保持总体模型连续的最终解[10]。这一分析方法理论上虽然思路清晰

e．对于圆柱壳和锥壳壁厚大于0.2倍直径、对于球壳壁厚大于0.2倍的直径的厚壁容器。规范中给出壁厚减薄验收准则的曲线图如图1-4所示。评定时计算两项评定参数，，即减薄区的长度与特征长度之比和减薄区剩余壁厚平均值与计算壁厚之比。只要在图1-4中找到达两个评定参数的交点，如果是交点位于曲线的上部，则验收通过，否则不通过。此方法非常适合于工程应用。图 1-4 局部减薄评定图Fig.1-4 the map of localized wall thinning evaluation规范中引入的特征长度为：
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH49

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 王泽军;球形储罐局部消应力热处理的机理与效果评价研究[D];天津大学;2007年

相关硕士学位论文 前1条

1 张园;氨合成塔多层包扎式筒体应力分析研究[D];西南石油大学;2009年

本文编号：2604031