压力容器零部件设计---2开孔补强.ppt

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1、开孔和开孔补强设计器壁器壁强度削弱强度削弱 不连续应力不连续应力 局部应力局部应力 焊接缺陷和残余应力焊接缺陷和残余应力 开孔接管部位的应力集中开孔接管部位的应力集中容器大开孔与小开孔容器大开孔与小开孔v容器孔边应力集中的理论分析是以无限大平板上容器孔边应力集中的理论分析是以无限大平板上开开小圆孔小圆孔为基础的，壳体曲率变化不计，因此，孔边为基础的，壳体曲率变化不计，因此，孔边应力均为拉（压）应力。应力均为拉（压）应力。v大开孔大开孔时，除有拉（压）应力外，还有很大的弯曲时，除有拉（压）应力外，还有很大的弯曲应力，其应力范围超出了开小孔时的局部范围，在应力，其应力范围超出了开小孔时的局部范围，

2、在较大范围内破坏了壳体的薄膜应力状态。因此小开较大范围内破坏了壳体的薄膜应力状态。因此小开孔理论不适用。孔理论不适用。应力集中系数应力集中系数K Kv应力集中系数应力集中系数K：开孔处的最大应力值（应力峰开孔处的最大应力值（应力峰值）与未开孔时的最大薄膜应力之比。即值）与未开孔时的最大薄膜应力之比。即v影响应力集中系数影响应力集中系数K的因素：的因素：v 1)容器的形状和应力状态。容器的形状和应力状态。圆筒和球壳上开同样的孔，圆筒的K比球壳大。圆锥壳的K比圆筒大。v 2)开孔的形状、大小及接管壁厚开孔的形状、大小及接管壁厚。椭圆孔的K比圆孔大。方孔K最大。应力集中的特点应力集中的特点v开孔接管

3、处应力集中的特点：开孔接管处应力集中的特点：在操作压力作用下，壳体和开孔接管的连接处必须满足变形协调条件，因而产生相互约束力和弯矩，使开孔接管处除了有孔边集中应力、薄膜应力外，还有边缘应力和焊接应力，比小孔K值高达36倍。应力集中具有局部性。v开孔接管补强的目的：开孔接管补强的目的：使孔边的应力峰值降低到允许值。1、开孔最大直径的限制、开孔最大直径的限制有效补强范围有效补强范围l 非径向接管有斜向接管和切向接管之分，则在壳体非径向接管有斜向接管和切向接管之分，则在壳体上开孔为椭园形和卵圆形。要注意使其开孔长轴与圆筒上开孔为椭园形和卵圆形。要注意使其开孔长轴与圆筒轴线垂直时有较小的应力集中系数。轴线垂直时有较小的应力集中系数。l 开孔计算直径开孔计算直径d的取法的取法:由于圆筒计算厚度是根据周由于圆筒计算厚度是根据周向薄膜应力计算的，因此开孔截面应以承受周向薄膜应向薄膜应力计算的，因此开孔截面应以承受周向薄膜应力的截面考虑，即是与圆筒轴线平行的纵向截面。开孔力的截面考虑，即是与圆筒轴线平行的纵向截面。开孔计算直径计算直径d为孔沿纵截面方向的直径。为孔沿纵截面方向的直径。END