壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力

壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力2024/3/25壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力2.6.1概述2.6.2受內(nèi)壓殼體與接管連接處的局部應(yīng)力主要內(nèi)容2.6.3降低局部應(yīng)力的措施

壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力局部應(yīng)力的產(chǎn)生設(shè)備的自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的約束反力、溫度變化引起的載荷等在壓力作用下，壓力容器材料或結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，在局部區(qū)域產(chǎn)生的附加應(yīng)力，如截面尺寸、幾何形狀突變的區(qū)域、兩種不同材料的連接處等2.6.1

概述一、局部應(yīng)力的產(chǎn)生局部載荷附加應(yīng)力壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力二、局部應(yīng)力的危害性局部應(yīng)力的危害性與

材料韌性載荷形式大小載荷作用處的局部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸有關(guān)危害性過大的局部應(yīng)力使結(jié)構(gòu)處于不安定狀態(tài)，在交變載荷下，易產(chǎn)生裂紋，可能導(dǎo)致疲勞失效。壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力2.6.2受內(nèi)壓殼體與接管連接處的局部應(yīng)力

由于幾何形狀及尺寸的突變，受內(nèi)壓殼體與接管連接處附近的局部范圍內(nèi)會產(chǎn)生較高的不連續(xù)應(yīng)力。工程常用方法

應(yīng)力集中系數(shù)法數(shù)值解法實驗測試法經(jīng)驗公式理論分析方法薄膜解彎曲解壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力一、應(yīng)力集中系數(shù)法1、應(yīng)力集中系數(shù)——受內(nèi)壓殼體與接管連接處的最大彈性應(yīng)力

——該殼體不開孔時的環(huán)向薄膜應(yīng)力通過理論計算，數(shù)據(jù)整理，得到一系列曲線。通過應(yīng)力集中系數(shù)曲線圖查Kt，就可得到最大應(yīng)力壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)曲線圖中是開孔系數(shù)，r：接管平均半徑，R：殼體平均半徑，T：殼體壁厚。

為邊緣效應(yīng)的衰減長度。故開孔系數(shù)表示開孔大小和殼體局部應(yīng)力衰減長度的比值。

壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力Kt隨著開孔系數(shù)的增大而增大隨壁厚比t/T的增大而減小內(nèi)伸式接管的應(yīng)力集中系數(shù)較小即：增大接管和殼體的壁厚，減小接管半徑，有利于降低應(yīng)力集中系數(shù)壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力球殼帶接管的應(yīng)力集中系數(shù)曲線適用范圍：

壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力只要將橢圓曲率半徑折算成球的半徑（當(dāng)量半徑），就可采用球殼上接管連接處局部應(yīng)力的計算方法。

橢圓形封頭上接管連接處的局部應(yīng)力壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力2、應(yīng)力指數(shù)法

與應(yīng)力集中系數(shù)曲線不同的是：考慮了連接處的三個應(yīng)力：經(jīng)向應(yīng)力徑向應(yīng)力法向應(yīng)力（見圖2-49）美國壓力容器研究委員會提出壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力應(yīng)力指數(shù)————所考慮的各應(yīng)力分量與殼體在無開孔接管時的環(huán)向應(yīng)力之比。應(yīng)力指數(shù)法已列入中國、美國、日本等國家壓力容器分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。見《鋼制壓力容器——分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》P159壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力二、經(jīng)驗公式綜合試驗研究、數(shù)值計算、理論分析，用無因次參量表示應(yīng)力集中系數(shù)Rodabaugh和Decock公式，分別具有各自的使用范圍。壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力三、數(shù)值計算

應(yīng)力數(shù)值計算的方法比較多，如差分法、變分法、有限單元法和邊界元法等。但目前使用最廣泛的是有限單元法。有限單元法的基本思路：將連續(xù)體離散為有限個單元的組合體，以單元結(jié)點的參量為基本未知量，單元內(nèi)的相應(yīng)參量用單元結(jié)點上的數(shù)值插值，將一個連續(xù)體的無限自由度問題變成有限自由度的問題，再利用整體分析求出未知量。顯然，隨著單元數(shù)量的增加，解的近似程度將不斷改進，如單元滿足收斂要求，近似解也最終收斂于精確解。壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力四、應(yīng)力測試１電測法用實驗應(yīng)力分析的方法直接測量計算部位的應(yīng)力，是驗證計算結(jié)果可靠性的有效方法。2光彈性法常用實驗應(yīng)力分析方法測試機理及特點和注意事項參見教材P82壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力2.6.3降低局部應(yīng)力的措施方法合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計減少附件傳遞的局部載荷盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷一、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）減少兩連接件的剛度差（2）盡量采用圓弧過渡（3）局部區(qū)域補強（4）選擇合適的開孔方位壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力（1）減少兩連接件的剛度差兩連接件變形不協(xié)調(diào)會引起邊緣應(yīng)力。殼體的剛度與材料的彈性模量、曲率半徑、壁厚等因素有關(guān)。設(shè)法減少兩連件的剛度差，是降低邊緣應(yīng)力的有效措施之一。（2）盡量采用圓弧過渡幾何形狀或尺寸的突然改變是產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因之一。在結(jié)構(gòu)不連續(xù)處應(yīng)盡可能采用圓弧或經(jīng)形狀優(yōu)化的特殊曲線過渡。壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力（3）局部區(qū)域補強：在有局部載荷作用的殼體處，適當(dāng)給以補強。例如，殼體與吊耳的連接處、臥式容器與鞍式支座連接處，在殼體與附件之間加一塊墊板，可以有效地降低局部應(yīng)力。（4）選擇合適的開孔方位：根據(jù)載荷的情況，選擇適當(dāng)?shù)拈_孔位置、方向和形狀。如橢圓孔的長軸應(yīng)與開孔處的最大應(yīng)力方向平行，孔盡量開在原來應(yīng)力水平比較低的部位，以降低局部應(yīng)力。壓力容器應(yīng)力分析典型局部應(yīng)力二、減少附件傳遞的局部載荷如果對與殼體相連的附件采取一定的措施，就可以減少附件所傳遞的局部載荷對殼體的影響，從而降低局部應(yīng)力。例如：

●對管道、閥門等設(shè)備附件設(shè)置支