橢圓形封頭大開孔結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析與實驗研究

     概述：

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，生產(chǎn)率的提高，橢圓形封頭化工過程裝備都在向高參效和大型化方向發(fā)展，這也使得壓力容器中的開孔日益增大。

    橢圓形封頭的開孔率一般是用開孔接管直徑與相應(yīng)的容器主體直在之比p表示。容器設(shè)計規(guī)范規(guī)定，開孔率大于某一規(guī)定開孔率時稱為大開孔結(jié)構(gòu)。一般而言，對于小開孔，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計法 可以達(dá)到設(shè)計要求，根據(jù)GBL50-98標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)設(shè)計適用的開孔范圍為：

    對于圓筒：

    當(dāng)其內(nèi)徑Di≤1500mm時，開孔 直徑d≤l/2 Di：且d≤520mm：

    當(dāng)其內(nèi)徑Di >1500mm時。開孔 直徑d≤1/3Di;且d≤lOOOmm。

    對于橢圓形封頭、凸形封頭或球殼：開孔 直徑d≤l/2D,：

    對于錐殼（或錐形封頭）；開孔 直徑d≤1/3Di，其中Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。

    在橢圓形封頭或碟形封頭過渡部分開孔時，其孔的中心線宜垂直予封頭表面。

    對于大開孔結(jié)構(gòu)，以上常規(guī)設(shè)計規(guī)范 不起作用了。規(guī)范規(guī)定必須進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析，即綜合考慮壓力容器的操作工況和結(jié)構(gòu)等諸多因素，在詳細(xì)的應(yīng)力分析基礎(chǔ)上，：按各類應(yīng)力的不同性質(zhì)，確定設(shè)計準(zhǔn)則，進(jìn)行應(yīng)力分類并滿足不同的限制條件，達(dá)到在各種工作條件下的 性。這種分析設(shè)計方法考慮到橢圓形封頭中不同性質(zhì)的應(yīng)力分量對壓力容器 性能的影響，對于不同性質(zhì)的應(yīng)力采取不同的限制條件，區(qū)別對待，從而保證了結(jié)構(gòu)的峰值應(yīng)力區(qū)域和總體區(qū)域在各自不同的 系數(shù)下的 性能，因此，這種建立在詳細(xì)應(yīng)力分析基礎(chǔ)上的設(shè)計方法，代表了壓力容器工程設(shè)計未來的發(fā)展趨勢。

    根據(jù)常規(guī)設(shè)計規(guī)范，壓力容器總體區(qū)的應(yīng)力分析已經(jīng) 成熟，因此，對橢圓形封頭進(jìn)行分析設(shè)計主要集中在各種結(jié)構(gòu)的局部不連續(xù)區(qū)域，例如：各種邊緣效應(yīng)的分析。其中的大開孔結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析是一個很重要的方面。對予各種大開孔結(jié)構(gòu)建立應(yīng)力分析方法，對于保證帶有大開孔結(jié)構(gòu)的橢圓形封頭的經(jīng)濟(jì)性和 性具有 重要的意義。目前在壓力容器工程設(shè)計中，從事設(shè)計的工程技術(shù)人員，主要還是通過采用常規(guī)設(shè)計方法(GB15048)來完成設(shè)計任務(wù)，而對于已有成熟躺分析方法的不連續(xù)結(jié)構(gòu)。一般采用規(guī)范攉薦的設(shè)詩方法，藤對于沒有成熟的分析方法的不連續(xù)結(jié)構(gòu)，主要還是借用常規(guī)設(shè)計的理論基礎(chǔ)進(jìn)行經(jīng)驗'設(shè)計或?qū)嶒炘O(shè)計的方法來解決。目前國內(nèi)已經(jīng)提出的分析設(shè)計規(guī)蔽（jB唾您-95>還沒有包括橢圓形封頭工程設(shè)計中精見的局部結(jié)構(gòu)分析設(shè)計，工程設(shè)計的設(shè)計圖表與公式也很不完善，應(yīng)用起來 ）髟亨便，例如，本論文所研究的橢圓形封頭大殲孔結(jié)構(gòu)，在該規(guī)范中 沒有工程適用的設(shè)計數(shù)據(jù)。因此，不斷完善現(xiàn)有的分析設(shè)計方法，從理論和實踐上不斷對各種新型大開孔結(jié)構(gòu)建立分析設(shè)計方法，根據(jù)分析設(shè)1的準(zhǔn)捉吼提出糍應(yīng)的的工程設(shè)計圖表，對子完善橢圓形封頭的設(shè)計理論輿肴重大的意義。