带径向接管的圆柱壳是压力容器与管道系统中最常用的结构之一,在石油、化工、能源、核工业等部门应用十分广泛。但由于其结构的几何参数、制造方法及施加载荷种类的变化,使得开孔-接管区变形和局部应力场的计算变得十分复杂。因此,对该结构进行系统、全面的分析成为一个重要的课题,从五十年代起它便成为压力容器技术界共同关注的问题之一。 除内压外,各种外力矩通过接管作用于壳体上,在壳体中引起很明显的应力集中。本课题是由PVRC资助,对接管纵向弯矩作用下简体—接管及补强结构进行试验研究及三维有限元极限分析,从而获得该结构的塑性失效规律和极限载荷,同时也对该结构的另一个重要的设计参数—柔度系数进行了分析。 本研究主要包括以下几方面的内容: 1.在不同的接管纵向弯矩作用下,对不同结构尺寸的正交接管容器进行试验研究,测定结构关键部位的应变值和接管位移,通过绘制载荷—位移曲线和载荷—应变曲线研究其极限载荷。 2.采用ANSYS/CAE仿真软件,建立与试验模型相同结构参数的容器模型,进行三维非线性有限元分析,获得相应的分析结果。 3.从应力系数、极限载荷和柔度系数三个方面对有限元计算结果和试验结果进行对比分析。 4.对不同d/D、t/T以及D/T值的容器结构建立系列化、参数化模型作极限分析,得到可供工程应用的极限载荷的经验公式。 通过上述诸方面的研究得出以下结论: 1.确定结构在接管纵向弯矩作用下的极限载荷值,三维非线性有限元方法是一种可行的方法。 2.在接管纵向弯矩作用下,接管与筒体相贯区以及补强圈边缘是危险区,筒体-接管纵向截面为危险截面。 3.接管和简体的纵向截面应力分布呈现一定的反对称性,即当一侧承受拉应力为主时,另一侧则为承受压应力。 4.孔边的应力集中具有明显的局部性,应力集中区域的应力随着离开孔边距