椭圆封头多孔补强结构弹性和塑性分析设计.pdf

16一 ■论文广场 石20油和化工设备 ． 13fi-第16卷 椭圆封头多孑L补强结构弹性与塑性分析设计 胡有亮，李溪源，李勇 (北京化工大学机电工程学院，北京 100029) [摘 要]本文分别采用以弹性分析为基础的应力分类法及塑性分析法对椭圆封头多孔补强结构进行分析，依据JB4732—1995 进行强度校核。结果表明，应力分类法由于难以区分一次应力和二次应力，为安全起见需增加接管和封头的厚度。而塑性分 析法得到唯一的结构塑性极限载荷，设计载荷不超过极限载荷的2／3，结构强度校核通过。在弹性分析应力分类较复杂的情 况下，塑性分析计算结果唯一，不会因设计者的水平不同而产生较大误差，值得推广。 [关键词]压力容器；椭圆封头多孔补强结构；应力分类法；塑性分析；极限分析 压力容器由于各种工艺和结构的要求，不可 简图如图1所示。反应器连续运行，无交变载荷， 避免地要在容器上开孔并安装接管。开孔以后， 也无温差工况，故只需进行设计工况下的强度校 除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处， 核。 因结构的连续性被破坏 ，会产生很高的局部应 _ 力，给容器的安全操作带来隐患，因此压力容器 I 的设计必须充分考虑开孔补强问题[】】。常用的开孔 补强计算方法有等面积补强法、分析法等2【】。 7 当壳体上有多个开-TLOF强时，可采用等面积 J ， 联合补强法，在文献 2【】上有详细说明。同时，也可 嚣J 以采用分析设计的方法，依据JB4732—1995 《钢制 压力容器一分析设计标准》 (2005年确认)[31的相 关章节进行分析计算。该标准提供了多种分析方 法，工程上应用最广泛的是以弹性分析计算、塑 性准则校核相结合的应力分类法。而且，分析设 l8 0120~) 计标准上也规定了可 以不采用应力分类法，而直 接采用塑性分析的手段进行应力分析，在其5．4条 规定： “若采用塑性分析，可不遵循5．3条所列相 关的应力强度许用极限的规定”。同时在5．4节中 给出了塑性分析的几种方法，可直接求取极限载 荷与安定载荷 。 图1 椭圆封头多孔补强结构简图 本文分别采用以弹性分析为基础的应力分类 法以及塑性分析法对椭圆封头多孔补强结构进行 该结构的主要设计参数及材料基本属性如表1 分析校核。 所示。其中，除凸缘材料为l6MnII锻件外，其余 材料均为Q345R板材。 l椭圆封头多孔补强结构 2弹性分析 椭 圆封头多孔补强结构是某反应器的一部 分，简体 内径 e1)l200mm，壁厚为l8mm。采用 2．1应力分类法 标准椭圆封头，壁厚为18mm，最小成型厚度为 16mm，直边段长为40mm。封头上有一个大接管 作者简介：胡有亮 (1990一)，男，江西泰和人，硕士，北京化工 和一个 凸缘，尺寸分别为DN400和DN15O，结构 大学机电工程学院，研究方向为压力容器分