承压设备开孔结构分析设计方法研究

摘要

承压设备开孔部位应力分析在工程上是一个重要的课题,开孔割裂了压力容器开孔部位承载结构的连续性,会在孔边造成应力集中。然而利用有限元法对此类承压结构进行分析设计时,却会遇到一个非常棘手的问题,即开孔部位的应力应如何进行分类。实践中安全使用多年的设备按照现行标准评定却不能通过,现行标准给出的结论是过于保守的,其中一个重要原因就是应力分类时未有效扣孔边的峰值应力。因此,如何扣除孔边峰值应力、对开孔部位进行合理的应力分类和评定是问题的关键。
　　针对这一问题主要进行了以下两方面的研究：
　　1.探讨并验证扣除孔边峰值应力的方法。采用有限元分析法对不同结构参数的中心开孔及偏心开孔平盖结构进行强度计算,采用欧盟标准EN13445对开孔结构进行应力分类,探讨扣除孔边峰值应力的方法,得到 PL+Pb。通过极限载荷分析推算允许载荷对应力分类方法进行验证。结果表明,在所计算的参数范围内,扣除峰值应力得到PL+Pb方法可行。
　　2.为了方便从(PL+Pb)'中直接扣除峰值应力,定义了 PL+Pb 与(PL+Pb)'比值 q,并通过参数化计算得到了所考察参数范围内的q值,通过多元回归分析得到了中心开孔及偏心开孔平盖结构q的经验公式,增加了该方法的可操作性,并讨论了不同结构参数下q的变化规律,发现厚径比越大,孔径比越小,q值越小,应扣除的峰值应力比例越大。

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第一章绪论

§1-1 引言

§1-2 应力分类法

§1-3 承压设备开孔结构国内外研究现状

§1-4 研究目的与内容

第二章 开孔承压结构分析设计中的应力分类方法的探讨

§2-1 利用EN13445的应力分类思想扣除峰值应力

§2-2 周开孔圆平板孔边峰值应力的扣除应力分类方法

§2-3开孔圆平板孔边峰值应力的扣除应力分类方法的验证

§2-4小结

第三章 中心开孔承压结构分析设计中的应力分类的参数化研究

§3-1 周边简支中心开孔圆平板应力参数研究

§3-2 法兰连接的中心开孔平板应力参数化分析

§3-3 扣除峰值应力的简化处理及参数确定

§3-4 小结

第四章 偏心开孔平盖的应力分类的分析探讨

§4-1法兰连接偏心开孔平盖结构尺寸与材料参数

§4-2法兰连接偏心开孔平盖结构验证

§4-3 法兰连接偏心开孔平盖q值的回归方程及分析

§4-4小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位所取得的相关科研成果