矩形截面容器实验研究与应力分析.pdfVIP

2014年 8月 周神圣，等．矩形截面容器实验研究与应力分析 2 强度校核 短边中点弯曲应力 新发布的GB15 2011 《压力容器》对非圆截 _(1．5一l+a2K] 面容器设计的强度条件进行了要求，规定无加强矩形 短边中点总应力 aT1=am1+crb1 截面容器由压力和机械载荷引起的总应力应不超过 1．5 ，其中 为设计温度下材料的许用应力 ， 长边申点薄膜应力 为焊接接头系数 [6]。 长边中点弯曲应力 铸铝材料的抗拉强度为 133MPa，取安全系数为 = 3得到的许用应力为44_3MPa，所以通过强度条件计 普 _[1．5+一l+a2K] 算得到的容器实际可承受的最大应力为66．45MPa。 长边中点总应力 听2=盯m2+crb 该矩形容器的正常工作压力为 0．3MPa，此工作压力下， 其 中 为计算压力，C为计算板截面中性轴至 在容器长边中点测到的实际应力最大为l3．18MPa，短 截面内外表面距离，H、h分别为短、长边内侧长度， 边中点实测最大应力为 10．18MPa，均小于容器可承 。 为加强件有效宽度，对非加强件取 1mm，11、 受的许用应力。在超水压试验压力 0．9MPa下，长边 分别为短、长边侧板截面惯性矩，a=H／h，K=(IJ11。 中点测到的实际最大应力为39．98MPa，短边中点实 代人截面尺寸数据得到： 测最大应力为 30．17MPa，仍在容器可承受的许用应 短边中点总应力 力之下。在整个水压试验过程中，容器未出现变形， 听 1=ma 1+crb1=6．17p~-33．09p=一26．92p 泄漏等问题，容器强度满足要求。 长边 中点总应力 2=ma2+ab2=2．83p。+56．92p=59．75p。 3 矩形截面容器的应力计算 以上根据 GB150计算得到的应力为矩形容器任 GB150—20l1同时规定了无加强对称矩形截面 意截面的周向应力值，由于弯曲应力的存在，周向应 容器设计的应力计算公式。该计算公式适用于容器纵 力大于轴向应力而成为控制应力。 横比 (容器长度与横截面内侧长边长度或长轴之比) 4 应力实验值与计算值的比较分析 大于4的情况，本实验的矩形管由4段分管刚性连接 而成，暂且视其为整体，得到该容器的纵横比为 8．7， 实验值与计算值的比较见图6～7。 满足 GB150公式要求。实验矩形容器的截面形状如 图 5所示 。 图6 长边中点应力测试值与计算值的比较 Fig．6Thestreevalueofthemidpointsofthelongsidein comparisonwiththecalculatedresults 从图可以看出 图5 容器矩形截面 Fig．5ThecrosssectionofhteRectangularvessel (1)矩形管长边中点应力的测试值均小于相同