內壓作用下圓柱殼周向斜接管結構設計分析

徐心怡，賀小華

(南京工業大學機械與動力工程學院，江蘇南京 211816)

0 引言

圓筒形壓力容器由于不同工藝操作的要求，常常需要在筒體上開設各種型式的接管。對于徑向和軸向斜接管，國內外學者已經開展過大量研究工作［1－5］。薛明德等［6－8］基于精確的圓柱薄殼理論，給出了帶徑向接管圓柱殼的薄殼理論解并研究了該結構的彈性應力分析設計方法。周向斜接管結構應用廣泛，但相對于徑向和軸向斜接管結構，尚缺乏系統的設計方法研究。江楠［9］的試驗結果表明，周向斜接管的應力集中系數隨著非徑向度的增加而增加，周向斜接管的最大應力大于徑向接管。雷小剛等［10］采用三維有限元應力分析方法，計算帶切向接管的圓筒形壓力容器，并用電測試驗對計算結果進行了驗證，表明切向接管的最大應力集中系數低于相同尺寸徑向接管的最大應力集中系數。王海峰等［11－12］對周向斜接管圓柱形容器進行了有限元分析，研究結果與RODABAUGH［13］的結論一致，即 ASME美國鍋爐壓力容器規范Ⅲ［14］中周向斜接管相對于徑向接管的應力計算公式過大地估計了周向斜接管的最大彈性應力，是非常不準確的。

文中采用有限元法較為系統地計算了不同結構參數下受內壓圓柱殼周向斜接管結構的彈性應力，繪制了不同開孔率 ρ(ρ=d/D)、開孔參數λ及接管殼體壁厚比 δet/δe下的等效薄膜及等效薄膜加彎曲應力集中系數Km，K圖，并與GB 150—2011［15］中相應參數的徑向接管結果進行對比，為周向斜接管結構設計和研究提供參考依據。……