圆柱壳开孔接管分析设计方法教材(ppt 27页).ppt

1 内压作用下圆柱壳开孔接管分析设计方法 2005年8月 2 内压作用下圆柱壳开孔接管分析设计方法 一概述1 1现有的常规设计方法1 2我国JB4732分析设计方法的适用范围1 3各国对于圆柱壳开孔接管问题的研究1 4理论解的困难二我国JB4732分析设计方法的理论基础2 1基本参数与坐标2 2交贯线的几何描述2 3采用修正的Morley方程代替扁壳方程2 4采用精确的连续条件2 5解复杂的偏微分方程的边值问题三理论解可靠性的验证四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法4 1适用范围4 2设计准则4 3计算步骤4 4设计方法五JB4732与PD5500比较 3 概述1现有的常规设计方法2我国JB4732分析设计方法的适用范围 4 美 20世纪50年代起至今PVRC有一个委员会组织研究工作 成果表现为WRCBulletin107 297 支管受推力 弯矩 133 368 内压 理论解 Eringen Steele 实验 ORNL 有限元解 Widera 英 理论解 以早期的球壳解代替圆柱壳 内压工况 实验 有限元解 Moffat 其成果表现为英国管道标准BS806 内压 支管 主壳各受3种力矩 这是一个在工程上重要而在力学 数学上困难的问题 概述3各国对于圆柱壳开孔接管问题的研究 5 概述4理论解的困难 1 采用什么样的圆柱壳方程 2 如何在数学上描述主壳与支管的交贯线 3 如何正确提出主壳与支管的连接条件 4 如何求解复杂的偏微分方程的边值问题 6 我国JB4732分析设计方法的理论基础1基本参数与坐标 基本参数 R主壳中面半径r支管中面半径T主壳厚度t支管厚度构成3个无量纲参数 0 r R开孔率 0 2R T 1 2壳厚参数t T管壳厚度比 7 我国JB4732分析设计方法的理论基础1基本参数与坐标 三套坐标系 x y z总体坐标系 z总体坐标系 主壳极坐标系 支管主坐标系 8 我国JB4732分析设计方法的理论基础2交贯线的几何描述 前人 主壳展开面上为圆支管端面平齐 9 我国JB4732分析设计方法的理论基础3采用修正的Morley方程代替扁壳方程 扁壳方程 适用范围 d DiT 1 2 1 精度 O T R 1 2 修正的Morley方程 适用范围 d DiT 1 2 12 精度 O T R 10 我国JB4732分析设计方法的理论基础4采用精确的连续条件 11 我国JB4732分析设计方法的理论基础5解复杂的偏微分方程的边值问题 主壳解 支管解 位移函数 12 0 0 7 D T 200 t T 0 9 三理论解可靠性的验证 有限元计算模型无焊缝 來自中国最大的资料库下载 13 理论解不考虑焊缝与圆角有限元解有焊缝w1 T 0 5w2 t 0 5 K SIV 0 0 pR T 14 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法1适用范围 JB4732 曲线范围保证应力控制点在主壳0 d D 0 8超过0 8时沿 90 的边缘效应要互相耦合 d DT 1 2 8max 0 5 d D t T 2w1 T 0 5 w2 t 0 5超过此范围有过大的峰值应力D T 10 d t 5小于此范围非薄壳 15 设计准则 SII 2 2Sm SIV 2 6Sm一般的设计准则SII 1 5Sm应用于圆柱壳开孔补强设计是非常保守的 对于前人的一大批塑性极限压力实验 0 135 d D 0 826 28 D T 230 利用其塑性极限压力ps 以p ps ns作为载荷施加于试件上 应用本规范方法计算其SII 除个别试件外 绝大部分试件的SII 2 2Sm 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法2设计准则 16 JB4732 d D 0 110 D T 400 5 d t 17 JB4732 d D 0 510 D T 196 18 d D 0 810 D T 100 JB4732 19 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法3计算步骤 1计算圆柱壳与接管中面直径D dD Di ed d0 et2计算 0 et e由 0 et e查曲线图组J 2 得K m 和K4计算S S 5校核S 2 2SmS 2 6Sm 20 确定壳体计算厚度 2给定壳体实际厚度 e 计算 d DT 1 2 针对不满足校核条件的S 或S 用加厚 et的方法使强度满足 计算 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法4设计方法 或 21 3在曲线图组J 2中 在开孔率 0 d D的曲线纵坐标Km 或K 上找值 过此点沿水平线向右移与对应的 值垂线相交 由交点读得该族曲线参数 et e值 遇中间值内插 4以 et e比例增加接管厚度 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法4设计方法 22 5在第三步中 如果交点超出了 et e曲线族的范围 即 et e超出了J1条第7项所规定的取值范围 不允许外延取值 则应考虑直接增加壳体厚度 e 再以J3条步骤重新计算 直到满足校核条件 四我国规范JB4732中圆柱壳开孔接管的分析设计方法4设计方法 23 五JB4732与PD5500比较 24 五JB4732与PD5500比较 25 定义 h T T0 g T T0 六理论分析方法在今后的GB150中应用 26 六理论分析方法在今后的GB150中应用 定义 h T T0 g T T0 27 思考题 1JB4732中圆柱壳开孔接管设计方法的计算模型与实际结构的关系 做了哪些