龙源期刊网httpwwwqika
comc

浅谈开孔补强的等面积法和压力面积法
作者：李兴敏来源：《中国新技术新产品》2015年第12期
摘要：本文笔者对压力容器开孔补强的等面积法和压力面积法的补强原理、补强范围、计算过程进行了对比和分析。关键词：开孔补强；等面积法；压力面积法；补强原理；补强范围；理论分析中图分类号：TQ051文献标识码：A压力容器是盛装压力介质的密闭容器，被广泛地应用于石油、化工、轻工及医药等工农业生产和人民生活的各个领域。根据不同的生产用途，压力容器有各种不同的尺寸、容积和形状，可以承受大小不同的压力和不同的温度条件，所盛装的介质可以是不同形态的物料，或者具有特殊的化学腐蚀、易燃、易爆或毒性危害特性的介质。压力容器的建造和使用涉及生产设备和生命安全，因此，压力容器的合理设计至关重要。在各行业的压力容器中，由于各种不同的生产需求，压力容器必须安装接管，从而需在容器上开孔。开孔后，除容器壳体的强度被消弱外，并且由于容器的连续性结构被破坏，在管壳连接处的附近（开孔边缘的附近区域）会产生很高的局部应力，在此区域形成应力集中现象，成为疲劳破坏和脆性裂纹的破坏源。应力集中有局部性和自限性两个特点，应力值会随着距开孔边缘距离的增大而减弱，因此可以采用在开孔附近局部补强的方法来降低该区域的应力集中，即对各种型式的开孔应进行补强。本文主要对等面积法和压力面积法两种方法进行分析。我国GB150、JB4732标准采用的开孔补强计算方法是等面积法，原西德AD规范中的开孔补强方法采用的是压力面积法。1补强原理压力容器壳体开孔以后，孔边可引起三种应力：局部薄膜应力（属于一次应力）、弯曲应力（属于二次应力）、峰值应力。等面积法是以双向受拉伸的无限大平板上开有小孔时孔边的应力集中作为理论基础的，即仅考虑壳体中存在的拉伸薄膜应力，且以补强壳体的一次应力强度作为设计准则。对孔边缘的二次应力并未校核，是通过限制开孔形状、长短径之比和开孔范围加以考虑，使孔边的局部应力得到约束，对孔边缘的峰值应力问题未加考虑，为此不适用疲劳容器开孔补强。由于补强计算对象是薄膜应力，未计及开孔边缘的弯曲应力，而大开孔时，孔边出现较大的弯曲应力，故不适用大开孔。等面积法要求壳体开孔以后，失去的金属量需有补强材料在壳体和接管连接的附近区域予以补偿，补偿的金属量不得小于因开孔壳体失去的金属量，金属量的判别按开孔截面的投影面积计算。
f龙源r