循环内压载荷下厚壁圆筒棘轮极限.pdf

循环内压载荷下厚壁圆筒的棘轮极限 彭红字，郑小涛，喻九阳，徐建民，王成刚 (武汉工程大学 化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室，湖北 武汉 430205) 摘 要：在循环 内压载荷下，采用非循环法等方法推导了不同壁厚下厚壁圆筒的棘轮极限解析解，提 出了相应的设计方法，并采用有限元方法进行了验证。理论解与有限元分析结果吻合 良好。结果 表明，此方法可用于循环 内压载荷及类似工况下厚壁圆筒的棘轮极限设计，具有一定的工程价值。 关键词：棘轮极限；解析解；厚壁圆筒；有限元法 中图分类号：TH49；TB3；0241．82 文献标志码 ：A 文章编号：1001—4837(2015)08—0021—05 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2015．08．004 RatchetLimitofThickCylinderunderCyclicInternalPressure PENG Hong—yu，ZHENG Xiao—tao，YU Jiu—yang，XU Jian—min，WANG Cheng—gang (HubeiProvincialKeyLaboratoryofChemicalEquipmentIntensificationandIntrinsicSafety，WuhanIn- stituteoftechnology，Wuhan430205，China) Abstract：Ratchetlimitanalyticalsolution ofthick cylinderundercyclic internalpressurefordifferent wallthicknesseswerederived．Thecorrespondingdesignmethodwasproposedandtheclosed—ofrm solu- tionswerevalidatedbysimplifiedfiniteelementmethod(FEM)．Moreover，theproposedanalyticalsolu— tionsareinwellagreementwiththoseFEM results．Theresultsrevealedthattheproposeddesignmethod hadgoodengineeringsignificanceforevaluatingtheratchetlimitofthick--walledcylindersundercyclicin-- ternalpressureandsimilarconditions． Keywords：ratchetlimit；analyticalsolution；thickwallcylinder；finiteelementmethod 失效的设计方法显得 日益迫切。截至 目前，厚壁 0 引言 圆筒棘轮极限均为数值解 J，尚缺乏精确的理 论解。Reinhardt等 拓展 了经典的安定下限 在石油化工、电力、冶金等行业 ，厚壁圆筒是 理论，提出了一种计算结构棘轮极限的非循环方 过程设备的主要承压元件，通常承受由不同介质 法。min{P，2p}法 叫是在比例加载这一基础 产生的内压载荷。这种条件下，棘轮失效是结构 上对弹性安定极限计算的简化。文中基于非循环 的主要失效模式之一。近年来，基于失效模式的 法和min{P，2p}法以及最常用的分析设计法， 分析设计方法逐渐被认可并推广使用，限制棘轮 推导了循环内压载荷下厚壁圆筒的棘轮极限，并 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目；湖北省教育厅科学研究计划项 目(Q2o1315o6)；武汉工程大学研究生创新教育 基金 (CX2014037) 循环内压载荷下厚壁圆筒的棘轮极限 提出了相应的设计方法，为复杂条件下厚壁圆筒