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為了滿足操作工藝的要求，容器殼體上不可避免要開孔并且連接接管。開孔一接管結(jié)構(gòu)的存在，必然會破壞原有的應(yīng)力分布，產(chǎn)生不連續(xù)應(yīng)力，引起應(yīng)力集中，削弱容器殼體的強(qiáng)度，使容器殼體接管部位成為容器強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。關(guān)于容器殼體接管區(qū)的應(yīng)力計算和強(qiáng)度分析，國內(nèi)外學(xué)者已作了大量的工作，也取得了不少成果，而且許多研究成果已成功應(yīng)用于容器的設(shè)計規(guī)范中，例如，應(yīng)力指數(shù)法已列入我國壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)JB4732-1995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。
但是，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，容器殼體接管區(qū)應(yīng)力的研究大多集中在徑向或中心接管結(jié)構(gòu)上，而對于容器殼體上切向接管結(jié)構(gòu)應(yīng)力的研究較少。另外，由于這些特殊方位的接管結(jié)構(gòu)破壞了整體結(jié)構(gòu)的對稱性，故使殼體接管區(qū)應(yīng)力的求解變得困難，解析解很難尋求，即使在現(xiàn)有的研究工作中，殼體接管區(qū)應(yīng)力的獲得也多采用實驗法或數(shù)值計算法。因此，尋求殼體上特殊方位接管區(qū)應(yīng)力的計算方法、研究其應(yīng)力的分布特點并分析其強(qiáng)度不僅十分必要而且非常重要�；谏鲜鲈�，研究以某工程設(shè)計中特定的殼體上切向接管結(jié)構(gòu)為例，采用有限元分析方法尋求殼體上切向接管結(jié)構(gòu)應(yīng)力的數(shù)值解，并按分析設(shè)計原理對接管部位的應(yīng)力進(jìn)行分類和強(qiáng)度評定，探討同類結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算和強(qiáng)度分析的方法，獲取該結(jié)構(gòu)工程設(shè)計所需計算數(shù)據(jù)。
某容器殼體切向接管結(jié)構(gòu)由DN2000X8mm的圓柱殼與X325mmX8mm的接管垂直相切對接形成。殼體和切向接管材料均為Q235B，材料的彈性模量E=2X105MPa，抗拉強(qiáng)度Rr=460MPa，屈服強(qiáng)度ReL=260MPa，泊松比F=0.3，密度P=7850kg/m3，該結(jié)構(gòu)承受的內(nèi)壓力為0.18MPa。
該容器殼體切向接管結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故采用數(shù)值計算—有限單元法求解。考慮到殼體和接管連接邊緣會產(chǎn)生不連續(xù)應(yīng)力且會出現(xiàn)應(yīng)力集中及不連續(xù)應(yīng)力的影響范圍，取部分接管和部分殼體為研究對象，建立有限元計算模型，接管和殼體的長度不小于20mm，R為筒體半徑，t為筒體厚度。在研究中，接管長度取400mm，接管兩側(cè)殼體長度各取500mm。通過不同單元劃分模式和單元大小的試算比較，為提高數(shù)值計算的精度，有限元計算選擇實體六面體單元SOLID186和四面體單元SOLID187，采用自適應(yīng)劃分自動生成單元，沿壁厚劃分2層，并在接管附近應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行局部加密。
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