椭圆形封头开非轴向人孔结构应力分析.pdf

静设备 P石油化工设备技术，2016，37(2)·10· etroChem icalEquipmentTechnology 椭圆形封头开非轴向人孔结构的应力分析 任 园 ，张卫义 ，夏 莉 ，麻智II (1．北京石油化_T-学院，北京 102617；2．中国石化工程建设有限公司，北京 100101) 摘 要 ：针对某石化设计所设计 的反应釜在椭 圆形封头开人孔的结构 ，运用有 限元分析软件 ANSYS对 其开孔补强结构进行 了详细的应力分析 ，确定了开孔处最大应力强度位置 ，得到 了其 附近应力分布规律 ；进 行 了应力强度评定，验证 了采用内伸式厚壁接管进行椭圆形封头开孔补强的可靠性 。应力分析结果表 明，内 伸式接管结构的应力强度水平较平齐式 降低 15．4 。 关键词 ：椭 圆形封头 人孔 开孔接管 有限元分析 压力容器的设计中，凸形封头上开孔采用厚 度理论进行校核 。 壁接管补强是常用 的补强方法之一。本文以 1台 2．1 有 限元模型的建立 某石化设计所设计 的反应釜椭圆形封头上开人孔 根据封头人孔结构的特点，简化模型，依据实 结构为例 ，探讨 GB150．3—2O11中关于开孔接管 际尺寸建立有限元模型见图2，并作如下假设 ： 的补强方法 【】】。 1)仅考虑 内压下 的应力状况，利用结构的对 1 问题简述 称性取 1／2截面建模 ，相连的简体长度取 300mm； 标准椭 圆形封头材料 Q345R，公称直径 D。 2)结构材料是理想的弹塑性材料 ； 为 1200mm，有效壁 厚 22mm；人孔接 管材料 3)忽略 自重和温度载荷 。 16Mn锻件 ，外径 426mm；采用 回转盖带颈对焊 法兰人孑L，标记符号为 ：人孔 MFM Ⅲ S一35CM (W．B一0221)400—6．3HG／T 21518—2005。人 孔与封头位置装配示意见 图 1。由于采用加强圈 补强在制造上已经非常困难 ，需要采用整体补强 的结构 ，经计算后得到整体补强接管的厚度为 26 mm。取接管 内伸 50mm，外伸 130mm。 图 2 有 限元计算模型 2．2 网格划分 计算模型 Solid185八节点六面体 实体等参 单元 ，整个模型节点数 417l2个 ，单元数 30624 个 。材料属性设置为 ：E一195GPa， 一0．3。网 格划分结果见图 3。 2．3 边界条件及载荷的施加 1)位移边界条件 收稿 日期 ：2015-10—22。 图 1 人孑L与封头装配示意 作者简介 ：任园，男 ，毕业于山东 (鲁东大学)交通运输专业 ， 现为北京石油化工学院机械过程专业 在读 硕士研究生 ，研究 2 封头开孔接管结构有 限元分析 方 向：过