外壓無折邊斜錐殼容器臨界壓力計(jì)算方法的研究.pdf

1、穩(wěn)定性是外壓薄壁容器設(shè)計(jì)過程中考慮的首要問題。壓力容器標(biāo)準(zhǔn)ASMEⅧ-2010和GB150-2011中規(guī)定，當(dāng)錐殼為斜錐殼時(shí)，采用同等半頂角的等效正錐殼設(shè)計(jì)方法。隨著斜錐殼在化工生產(chǎn)中的廣泛運(yùn)用，至今還沒有獨(dú)立的外壓斜錐殼設(shè)計(jì)計(jì)算方法和臨界壓力計(jì)算公式。因此，本文以外壓無折邊直斜錐為研究對(duì)象，主要研究?jī)?nèi)容和成果包括三部分:
　　 1.檢驗(yàn)GB150-2011中外壓斜錐穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法的可靠性和合理性。首先利用ANSYS對(duì)外壓圓筒和

2、外壓正錐殼進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到的有限元分析結(jié)果與理論設(shè)計(jì)方法得到的臨界壓力值是一致的，這表明有限元ANSYS軟件在屈曲分析中，施加的邊界條件和載荷符合要求，能夠準(zhǔn)確地構(gòu)建出反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的仿真數(shù)學(xué)模型，ANSYS屈曲分析是可靠和準(zhǔn)確的。進(jìn)而利用有限元屈曲分析對(duì)外壓斜錐殼的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，等效后的正錐殼承壓能力要比實(shí)際的斜錐殼降低很多，設(shè)計(jì)壁厚能夠滿足要求，但設(shè)計(jì)壁厚偏大，所以該設(shè)計(jì)方法是偏于保守的。
　　 2.改

3、進(jìn)外壓斜錐容器的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法，使壁厚設(shè)計(jì)的更加合理。通過對(duì)比分析斜錐和等效正錐的有限元臨界壓力值，發(fā)現(xiàn)半頂角為α的斜錐臨界壓力值與半頂角為(α-10)°的正錐臨界壓力值比較接近。從而對(duì)原有的斜錐殼設(shè)計(jì)方法加以改進(jìn)，等效后的正錐與斜錐的承壓能力相近。得到的設(shè)計(jì)壁厚較原來減少10％～25％，壁厚更加合理，既能滿足設(shè)計(jì)要求，也能節(jié)省一定的材料。
　　 3.建立了外壓無折邊斜錐殼的臨界壓力計(jì)算公式。通過分析外壓斜錐殼有限元臨界壓力與各

4、個(gè)無量綱參數(shù)t/Ds、α、L/Ds之間的關(guān)系，利用多元線性回歸的方法建立臨界壓力和影響因子之間的函數(shù)關(guān)系，采用最小二乘法對(duì)系數(shù)求解，利用Origin軟件得出多元線性分析結(jié)果，最終得到DL/t=200和DL/t=300情況下，臨界壓力與各個(gè)影響因子之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。通過選取不同斜錐模型進(jìn)行驗(yàn)證，得出該公式的計(jì)算結(jié)果比較符合斜錐的實(shí)際承壓情況，臨界壓力的計(jì)算精確度有了明顯的提高。
　　 國內(nèi)外對(duì)于斜錐殼的研究還比較少，作者的研究