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关于ASME开孔计算中环向弯矩项的来源 陆明万 。桑如苞 (1．清华大学 航天航空学院，北京 100084；2．中国石化工程建设公司，北京 100101) 摘 要：从力的平衡关系，考证了ASME标准圆筒大开孔计算中环向弯矩的来源。 关键词：圆筒；大开孔 ；环向弯矩 中图分类号：TQ050．2 文献标识码：A 文章编号：1001—4837(2008)10—0018一o4 关于压力容器圆筒开孔的传统补强计算方法为 1．1．1 圆筒水平力平衡 等面积法。一般该法将开孔率限制在0．5，当开孔率 根据半个圆筒的水平力平衡条件： 大于0．5时，孔边会出现较大的环向弯矩。美国 2S=P ·D ·1 ASME标准提出了此弯矩为PR~I6，本文考证该环向 即S：PD ／2 弯矩的来源。 所以水平力是平衡的。 1．1．2 圆筒力矩平衡 1 圆筒接管大开孔的静力平衡与环向弯矩计算 考虑P和Js对圆筒纵截面上 点的力矩平衡 关系：作用于半个圆筒上的压力P处处垂直作用于 1．1 未开孔接管的圆筒，在 内压作用下处于无矩的 筒壁表面，其作用可分解为两个方向，即垂直和水平 薄膜应力状态 两方向。由于半个圆筒以0—0轴上下对称。为此 圆筒为轴对称结构，所受压力为轴对称载荷，可 P对半个圆筒的作用，可上下对称来考虑。如图 1 取半个圆筒截面来分析它的力平衡关系。 中分别与0—0轴成45。的两个微元 和 Ⅳ(长度 设有半个圆筒如图1所示，作用于其上的载荷 相等)，则P作用于其上的合力相等，等于 。两F 为压力P。P对圆筒的作用方向为垂直筒壁表面。 均可分解为水平分量：l上、F 和垂直分量：砖 、F ， 另外在圆筒上下两对称截面上作用有水平方向的薄 且F =FI，F =Ff。 膜力s(以单位圆筒长度计)。 分别考虑上述各分量对圆筒上方截面处A点 的力矩作用： (1)垂直分量引起的力矩 ，以 乖表示 由于 对A点的力矩与F 对A点的力矩， F 大小相等，且方向相反，故力矩相互抵消。由此可知 在半个圆筒表面上由P作用在所有微元上的垂直 0 分量对A点形成的合力矩等于零，M垂=0。 (2)水平分量引起的力矩，以 表示 由于上下对称的微元上的F 与F 大小相等， 二 方向一致。对于半个圆筒上，所有微元表面受压力 P作用产生的水平分量，对 点的合力矩可以其合 力对 点取矩来计算。 作