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压力容器的开孔补强设计方法

   2020-10-15 和平3678
核心提示:等面积补强法要求容器开孔后,在容器和接管连接处周围的补强金属必须等于或大于开孔所丧失的量,最好不降低容器开孔后的平均应力。

(1)等面积补强法

等面积补强法要求容器开孔后,在压力容器和接管连接处周围的补强金属必须等于或大于开孔所丧失的量,最好不降低容器开孔后的平均应力。这种补强方法以弹性失效为基础,安全可靠,使用方便,即使在接管同时受内压、弯矩、推力等作用时也能给出足够的安全裕度。中、低压容器补强广为采用此法。

(2)根据极限分析准则的设计方法

由于开孔只造成壳体的局部强度削弱,而对于局部拉伸应力、弯曲应力,由于它们具有局部性、不均匀性,当最大应力达到屈服极限时,只能引起某个局部发生屈服,其他部分则仍处于弹性状态,且对局部屈服地区有限制作用,所以不会导致整个容器失效。根据极限分析准则,对壳体上的局部薄膜应力、弯曲应力,应力强度可以允许产生一定的塑性变形。当容器的应力控制在许用应力[σ] =ReL/ 1. 5的范围内时,接管连接处的应力可以达到2. 25[σ]。也就是说。采用这种补强设计方法可以使各种不同的接管在补强后,都具有相同的应力集中系数K=2. 25。极限分析法一般用于设备要求不高、压力容器仅受蠕变范围之外的恒定压力作用的开孔补强场合。

(3)根据弹塑性失效准则的设计方法

根据弹塑性失效准则的设计方法允许补强后的压力容器在开孔附近出现塑性变形,但必须保证在第一次加载过程中出现一定量的塑性变形后,在第二次及以后的重复加载中,除了蠕变效应外,不会再出现新的塑性变形。若接管部位的最大应力达到σMax= 2σeL,同样,如果取一次薄膜应力的许用应力为[σ],安全系数为ns=1. 5,则接管部位的最大应力σMax=3[σ]。显然,按该补强设计方法,允许有更高的应力集中系数,即K=3。对不同的接管,补强后也都有相同的应力集中系数。

 

 
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