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文档简介
1、题目成都石化设计院用于某容器上的带增强法兰的球封头,结构尺寸如图,工作载荷为内压0.8Mpa,螺栓载荷为535574N,材料为20R请根据分析设计的要求分析该结构在上述工况下操作时的各类应力并进行强度校核.、载荷分析1.用户数据根据设计图,计算根底数据如下工作压力0.8MPa设计压力0.8MPa工作温度120C设计温度120C育蚀裕量2mm载荷组合系数1QJL带增强法兰的球封头2 .结构参数以下所有厚度均为有效厚度,长度单位mm中央接管参数图1:带增强法兰的椭圆封头-中央接管参数示意图为直径D150厚度T13.5外伸身度H1200过渡段内半径r115过渡段外半径r215封头参数图2:一一丁为半
2、径长半轴a800为外表图度b800厚度t14法兰参数di图3:带增强法兰的椭圆封头-法兰参数示意图外直径di960内直径d2780厚度t66螺栓数目24螺栓中央圆直径d3915螺栓孔直径d427用片内直径d5800用片外直径d6866倒角内半径ri40倒角外半径r2153 .材料参数部位材料弹性模品(MPa)泊松比比重(g/cm3)Sm(MPa)接管*素钢锻件201902000.37.84124.6封头碳素钢钢板20R1946000.37.824144.2法兰*素钢钢板20R1902000.37.84114.64 .载荷条件内压(MPa)0.8螺栓力(N)535574接管端面已自动施加由内外压
3、差引起的边界等效压力二、结构分析根据法兰结构特点,应进行带增强法兰的椭圆封头的应力分析,建立力学模型如下:(1)力学模型根据带增强法兰的椭圆封头的结构特点和载荷特性,采用了三维力学模型.图4:带增强法兰的椭圆封头网格图(2)边界条件位移边界条件idl 节点位O.Dfle-HJOO0.0血4?0O.OOe-HBOOrOOrK?nO.Dfle-HJOOO.OOeOOOO.DOHOODO.OOe+OOOO.OOt+OOOO.OOrHJOOD.ODHOOOO.OOs+OO-OOe-HJODD.OOcIOO00+00000A+000O.OOe-H)flDD.OOe+dOOOOte-HJQOiQOOe-A
4、OOO.OOe-H)DDD.OOe+dOOQ00fHQQQOOe-KlDOD.OOe-KIDOD.OOe-HJOOQOte-HJOO0.OOe+QOflD.OOe+IOOO.OOe-HJOO0OOe+flOOO.OOe4()flOD.OOe+dOO4图5:带增强法兰的椭圆封头X方向约束节点力O.OOe-KJOOO.OOt-HBO0.叩皿)0a.OOeHOW0.00e4?0O.OOt-HBO0.叩EK0.DOeHOOOO.OOrHMOO.OOfr+OOOQ.OQrHJOOO.D0e4OGOO.DOe4?0Q.OOfrHBOQnOf+WQO.DOe-KBOO.DOt4?0O.OOfrHBOa.QQ
5、e4?aO.flOe-KMOO.DOc+OOCOJOOe+OOOOJOOc+OOOOOOe+flOOOOO-i-OODOJOOs-HlOODJOOe+OOOQOOe-bOOOOOOe-HlOOOJOOs+OOODJQOe+flOaQOOe+flOODme+flDDDJOOe+flODDJOOe+CDODDQe-HJOODflOe-HJOOOJOOt+OOOODOe-HJOODJOOe+Of用DJOOe-HJOO图6:带增强法兰的椭圆封头丫方向约束O.Dfle-HJOO0.0血4?0O.OOe-HBOOrOOrK?nO.Dfle-HJOOO.OOeOOOO.DOHOODO.OOe+OOOO.OO
6、t+OOOO.OOrHJOOD.ODHOOOO.OOs+OD.OOcIOO00+00000A+000O.OOe-H)flDD.OOe+dOOOOte-HJQOiQOOe-AOOO.OOe-H)DDD.OOe+dOOQ00fHQQQOOe-KlDOD.OOe-KIDOD.OOe-HJOOQOte-HJOO0.OOe+QOflD.OOe+IOOO.OOe-HJOO0OOe+flOOO.OOe4)flOD.OOe+dOO4图7:带增强法兰的椭圆封头Z方向约束力边界条件参见“载荷分析.(3)单元选择网格剖分采用8节点六面体单元和6节点三棱柱单元O-OOe-HJOD图8:带增强法兰的椭圆封头变形图及TP
7、3应力分布图:、应力分析结果2.4P57E-+0004.3ri?6E40006.6394E+0008J13E-H)001,Q783E-+IO11.2855E4OJ11.4927E+0011.6999E+0O11J071E4OO12.I143E4W12.3214E+0012.5286E-HTO12J33SE40012.9I30E40013.I5Q2E+00133574E+0013.5fi46E-HD013.-J713E+0013.5190E+001四、强度评定2.4957E-HM04Jd?6E+0006.6394E+000发弓3ETJ001,D783E-+IO11.2855E-HB11.4927
8、E+0011.6399E+0O12.IL4SE4d012.3214E+0012克班切2.?33SE-H?12.9I30E40013.I5Q2E+00133574E+001工充迹4?3J713E+0013.5790E+0014.I861E-HJ014.3P33E4001图9:第1条分析路径局部图第1条分析路径内节点2917,外节点883总体薄膜应力强度:S=29.53KSm=144.20MPaSI=35,391.5KS216.30MPaSV=35.393.0KS432.60MPa薄膜加弯曲应力强度:一次加二次应力强度:图10:第2条分析路径局部图第2条分析路径内节点572,外节点673局部薄膜应
9、力强度:Si=37.271.5KSA=186.90MPa薄膜加弯曲应力强度:SII=37.271.5KS,186.90MPa一次加二次应力强度:&=42.183.0KS?一373.80MPa6.6394E4000S.7I13E-+000J.0783E-+W.2S55E40011.4927E-HJ011.6399E-+001I.9073E-HJO2.IL43*ni2.321?40012.528&E-+0013J352E4002.()43aE4?l3.1502必0013.3514E-+OQ1工充46E400j3J-J13E40013.9190E-HJ014I863E-+WJ2.49
10、57E-HJ004.5ri?6E40006.6394E+0008J13E-H)00LQ783E-+IO11.2855E4OJ11.4927E+0011.6999E+0O1i.gcmE贞012.I13E4W12.3214E+0012.528&E-HTO12.733SE40012.9430E+0013.I5Q2E+Q0133574E+0013.5fi46E-HD013.-J718E+0013.5190E+0014.IS61E-KJ014.3933E+001图11:第3条分析路径局部图第3条分析路径内节点3573,外节点3600一373.80MPa2.4P57E-+WE孔托他40006.63
11、94E4000S.7I13E-+000J.Q783E-+0QJ.2S55E40011.4927E4001I.693SE-+001.90?E-H)O1IL43E40012.321JE-HB1工兄驱HXH2.1333E4002.943OE4?13.IJQ2EH)013J514E-+OQ13J-J13E40013.9190EA)014 侣弓|E+W1J.3P33E-+001第4条分析路径内节点4676,外节点677总体薄膜应力强度:S=5.92KS,124.60MPa薄膜加弯曲应力强度:SI6.591.5KS)一186.90MPa一次加二次应力强度:SV=6.593.0KS图12:第4条分析路径局部
12、图局部薄膜应力强度:SI=13.061.5KSm二171.90MPa薄膜加弯曲应力强度:SI=13.061.5KSm,=171.90MPa一次加二次应力强度:SV=25.133.0KS,二343.80MPa该容器强度校核合格五、结论1.所有A、B类焊缝需100%无损检测,合格标准按JB4732-95的规定.2.锻件和封头、锻件和筒体小园弧加工完成后,需进行外表磁粉检测.3.所有对接焊缝需打磨至与母材平齐.4.本设备的设计、制造均按JB4732-95标准进行.5.在到达上述要求后,该容器在设计条件下的强度是满足JB4732-95标准标准要求的.附录A带增强法兰的椭圆封头应力分类数据A1 第 1
13、条路径的应力强度值外节点 883 内节点 2917#线性化应力#中间点S1S2S3SP3SP4,膜应力29.6618.700.13 29.5325.86卜曲应力0.000.000.000.000.00,值应力_0.09-0.10-0.150.250.22内节点S1S2S3SP3SP4卜膜应力29.6618.700.13 29.5325.86卜曲应力-3.12-8.89-15.9612.8411.14外节点Sx薄膜应力弯曲应力Sy26.95Sz21.16Txy0.38Tyz4.79Tzx-1.940.9110.9913.653.33-3.16-1.320.96峰值应力间点0.480.370.67
14、0.030.10-0.01Sx薄膜应力弯曲应力峰值应力内节点Sy26.950.00-0.10Sz21.16Txy0.38Tyz4.79Tzx-1.940.910.000.000.000.000.00-0.070.01-0.00-0.100.05Sx薄膜应力弯曲应力峰值应力Sy26.95Sz21.16Txy0.38Tyz4.79Tzx-1.940.91-10.99-0.08-13.65-0.10-3.33-0.723.16-0.021.320.31-0.96-0.19#主应力与等效应力外节点,TTTT7TTT7TffffTTTTffffififififififififififififififif
15、ifififS1薄膜应力弯曲应力峰值应力S2S3SP3SP429.6618.700.1329.5325.8615.960.708.890.493.120.3312.840.3711.140.32值应力0.09-0.10-0.890.970.89#应力分类结果:#PMPM+PBPM+PB+QPM+PB+Q+F#线性化应力#外节点SxSySzTxyTyzTzx薄膜应力16.3236.850.282.230.182.73弯曲应力18.850.754.14-1.99 -0.194.86峰值应力0.962.28-0.130.01 0.13-0.52#主应力与等效应力#中间点外节点29.5335.3935
16、.39中间点29.5329.5329.53内节点29.5323.7523.7535.1929.4524.33A2 第 2 条路径的应力强度值内节点 572 外节点 673SxSySzTxy薄膜应力16.3236.850.28弯曲应力-18.85 -0.75-4.14峰值应力响点1.702.72-0.03SxSySzTxy薄膜应力16.3236.850.28弯曲应力0.000.000.00峰值应力0.74-1.040.24Tzx0.180.190.04Tzx0.180.00-0.092.73-4.860.562.730.000.41内节点S1薄膜应力弯曲应力峰值应力S2S3SP3SP437.10
17、16.53-0.1737.2732.33-0.49-2.75-20.5120.0218.992.731.87-0.202.932.61内节点Tyz2.231.990.04Tyz2.230.00-0.11外节点薄膜应力 37.1016.53-0.1737.27弯曲应力 20.512.750.4920.0218.99S1薄膜应力弯曲应力峰值应力S2S3SP3SP437.1016.530.000.00-0.1737.2732.330.000.000.000.980.01-1.052.041.77S1S2S3SP3SP432.33峰值应力 2.291.17-0.342.632.29#应力分类结果:#P
18、LPL+PBPL+PB+QPL+PB+Q+F内下点37.2737.2742.1846.17中间点37.2737.2737.2734.96外节点37.2737.2735.0239.28A3 第 3 条路径的应力强度值内节点 3573 外节点 3600#主应力与等效应力内节点S1S2S3SP3SP4薄膜应力5.642.72-0.285.925.13弯曲应力0.410.03-0.260.660.58峰值应力0.030.010.000.030.03中间点S1S2S3SP3SP4,TFTFTnTTr11iiTT11uTT11uTT11iiTT1111,线性化应力,TFTFTnTTr11iiTT1111n
19、11TFTT1111ifififififififififififififififif内节点Sx薄膜应力弯曲应力峰值应力中间点Sy5.240.360.01Sz0.11-0.210.03Txy2.72Tyz1.48Tzx0.00-0.000.030.010.160.000.02-0.01-0.00-0.00Sx薄膜应力弯曲应力峰值应力外节点Sy5.240.00-0.01Sz0.110.000.00Txy2.72Tyz1.48Tzx0.00-0.000.000.000.000.00-0.00-0.000.00-0.00Sx薄膜应力弯曲应力峰值应力Sy5.24Sz0.11Txy2.72Tyz1.48T
20、zx0.00-0.00-0.360.030.21-0.03-0.03-0.0-0.160.02-0.00-0.0-0.020.00,TTTT7TTT7TffffTTTTffffifififififififififififififififififif薄膜应力5.642.72-0.285.925.13弯曲应力0.000.000.000.000.00峰值应力0.000.000.000.000.00内节点SxSySzTxyTyzTzx薄膜应力0.68-2.13 8.330.04-1.01弯曲应力0.000.000.000.000.00峰值应力0.770.711.630.02-0.01外节点-4.750.00-0.25SxSySzTxyTyzTzx薄膜应力0.68-2.13 8.330.04-1.01弯曲应力-5.74-5.23 -14.27-0.090.27峰值应力-2.80-2.96-7.43 -0.04-0.18-4.754.730.48外节点S1薄膜应力弯曲应力峰值应力S2S3SP35.642.72-0.280.26-0.03-0.410.03-0.00-0.04SP45.925.130.660.580.070.06#应力分类结果:#A4 第 4 条路径的应力强度
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