熱門產(chǎn)品
MORE
橢圓封頭的開孔補強
幵孔補強計算中標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度的選取
在壓力容器設(shè)計中，為滿足工藝操作，容器制造、安裝、檢驗及維修等要求,開孔是不可避免的。由于容器開孔以后，不僅削弱了容器的整體強度，而且還因開孔引起的應(yīng)力集中以及接管和容器壁的連接造成開孔邊緣的局部高應(yīng)力，再加上接管有時還會受到各種外加載荷的作用而產(chǎn)生的應(yīng)力以及溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得開孔處的局部應(yīng)力進一步提高，因此，壓力容器設(shè)計中 充分考慮開孔的補強問題。
等面積補強法是我國GB150JB4732標(biāo)準(zhǔn)中廣泛采用的開孔補強計算方法，它是基于殼體開孔前后局部“截面”的抗拉承載能力——即拉伸強度不變的原則，當(dāng)補強材料與開孔殼體材料一致時,則所需補強面積就是殼體因開孔而喪失的原先用以承載的面積。因開孔產(chǎn)生的應(yīng)力值隨著離開孔邊緣距離的加大而衰減，因此補強材料應(yīng)設(shè)置在開孔附近的高應(yīng)力區(qū)域，即 補強范圍內(nèi)，所以，在補強計算中，正確選取需要的補強面積及補強范圍參數(shù),顯得尤為重要。
按GB150.1~4-2011，內(nèi)壓容器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭開孔所需補強面積按如下公式計算：
A=dopS+288et(l-fr)
其中S為橢圓封頭的計算厚度，此處應(yīng)注意并不是直接代人標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的計算厚度公式就可以的，要依據(jù)開孔的位置而定：若開孔位于橢圓形封頭 80%直接范圍內(nèi)則按式（1)計算，否則按標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的計算厚度公式(2)計算
5=PoK1Di/(2[(T],a)-0.5Pc)(1)hPcDi/^tr]吻-0.5P。)(2)
式(1)中K,相當(dāng)于當(dāng)量球殼系數(shù)，取決于橢圓長短軸的比例，對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，K,取0.9。顯然，80%封頭內(nèi)徑范圍內(nèi)，內(nèi)壓橢圓封頭計算厚度與其補強計算時所得計算厚度是不同的,前者使橢圓封頭所需補強面積增加了10%，這在開孔直接較大，需要整體補強時,問題顯得尤為突出。。
橢圓封頭的厚度是根據(jù)其大應(yīng)力部位的應(yīng)力計算出來的，前面已經(jīng)提到，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的大應(yīng)力部位在過渡區(qū)或底邊，由薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力構(gòu)成,而封頭 的“球面”部分，彎曲應(yīng)力很小，基本上均為薄膜應(yīng)力。為此，在球面部分開孔，進行補強計算時，其開孔削弱的面積計算中，封頭的計算厚度可取該部分的當(dāng)量球殼計算厚度(此計算厚度小于橢圓封頭的計算厚度）。以此可以減小所需補強面積[5]。橢圓封頭 球面部分的當(dāng)量球殼內(nèi)半徑的當(dāng)量球殼系數(shù)為0.9,當(dāng)量球殼厚度按照(1)計算。只有當(dāng)開孔位于過渡區(qū)時，開孔削弱的補強面積計算中，才按橢圓封頭的計算厚度公式(2)計算。
