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    橢圓封頭開孔接管結構分析

    在催化劑制備罐的設計過程中,所用橢圓封頭的開孔接管結構會對其的結構受力產生不同程度的影響。遇到較大的管道外載荷,經過比較發現在管道外載荷和內壓共同作用下,橢圓封頭開孔接管結構不連續引起的彎曲應力具有一次應力和二次應力的性質。

    在對其應力大小進行分析的過程中,我們目前可采用有限元分析方法,對橢圓封頭開孔接管結構局部的實際力學行為進行分析研究,以彈性應力分析和塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎,對局部應力強度進行了安全評定。根據三維橢圓封頭軸向開孔接管的結構特點和載荷特性,計算采用三維力學模型。網格劃分采用20節點六面體單元,并對接管與封頭過渡區域網格加密,共109196個節點,24865個單元。

    利用這種分析方法能夠對其在外載荷和內壓共同作用以及內壓作用下進行了分別計算,從而計算出橢圓封頭開孔接管局部不連續處的應力分布狀態。在應力處沿封頭壁厚方向選取路徑進行線性化處理,并將兩種工況作用下的應力分類結果進行比較。

    經過對比可知,在管道外載荷和內壓共同作用下,橢圓封頭開孔接管結構局部不連續引起的彎曲應力具有一次應力和二次應力的性質,并且隨著管道外載荷的增大,一次應力成分占的比例越大。

    經過以上對橢圓封頭局部應力的分析可以看出,該方法能夠有效的對結構的受力狀態進行分析,避免了應力分類的盲目性。以塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎的分析設計,是與工程力學緊密結合的產物,它不僅解決了壓力容器常規設計中無法解決的問題,也是容器設計觀念與方法上的一個飛躍。

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