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压力容器是多种行业中广泛使用的承压设备，为了满足工艺和结构上的需要必须要在容器壁上开孔。容器上开孔后，在开孔边缘周围产生很高的局部应力。如果局部应力超出了材料的强度极限，就会产生破坏。因此必须对开孔边缘部分进行加强，即补强处理。GB150中采用的等面积补强法能够适用的范围有限，随着大直径设备与大接管不断出现，GB150的计算方法已不能适用，因此，急需找到一种适用的大开孔计算方法。本文使用ANSYS软件对超出GB150规定范围的压力容器大开孔结构进行有限元应力分析，并使用JB4732规定的应力分类评定方法对大开孔结构进行强度校核。同时使用ANSYS软件优化设计工具对筒体、接管壁厚，补强圈宽度、圈厚度进行优化设计，得到上述参数满足设计条件(材料许用应力)的最小值。找到对压力容器大开孔补强的分析设计起指导作用的一种计算及强度评定方法。本文的研究内容分为以下几个方面：1对处于热-应力耦合场之中的压力容器大开孔(无补强和有补强)结构进行有限元应力分析，使用JB4732规定的应力分类评定方法对结果进行线性化处理，得到分类应力结果，并按照标准进行强度校核。2使用国内外的多种标准(新版GB150-2011，美国机械工程师协会规范(ASME)，俄罗斯联邦国家标准(ГОСТ)等)对有限元分析的模型进行校核计算，并与ANSYS软件有限元应力分析的结果对比验证、得出结论。3使用ANSYS软件优化设计工具对筒体壁厚、接管壁厚、补强圈宽度、补强圈厚度进行优化设计，得到上述参数在满足设计条件的最小值，也就是最节省材料的方案。4使用Visual Basic编程语言和ANSYS软件的二次开发功能编制可执行程序，实现人机交互界面输入参数自动计算、输出结果。本课题的有限元分析结果通过与国内外相关标准进行对比验证，结论证明是正确的，其结果为深入研究大开孔率圆柱壳平齐接管结构应力分析及优化设计起到了推动作用。