以梦为马,不负韶华

搜索
查看: 1543|回复: 6
收起左侧

[原创] 夹套锥壳需要用锥壳模型计算吗(续)

[复制链接]
发表于 2020-1-17 14:57:52 显示全部楼层 |阅读模式
前情回顾

上次提到了夹套锥壳的计算模型和普通锥壳模型的对比。


其中做了一个分析验证,分析的边界条件是:


                               
登录/注册后可看大图
  • 采用轴对称模型
  • 在下表面施加Uy=0
  • 夹套内部施加内压2MPa。


得到的结果如下:

其夹套锥壳处的最大应力为186.54MPa。

                               
登录/注册后可看大图
这个结果真的可信吗?


假如夹套加长

夹套的直段长度用的是500mm,依据是2.5sqrt(Rt)=2.5sqrt(1200*14)=324mm,为了避免直段的影响,所以取了500mm.

但是从云图上看,直段的应力并不均匀,所以推测,直段的影响应该没有完全消除。

试着将夹套直段加长到1500mm,用相同的边界条件试试。


                               
登录/注册后可看大图

最大应力值增加到239.449MPa。

                               
登录/注册后可看大图

最大应力值的位置还是在夹套锥壳转角处。


封头部分也带夹套

其实文章刚发出来的时候,吴大声高工就一眼发现了问题所在:


                               
登录/注册后可看大图

回想一下边界条件,的确,其Uy=0就是一个上下对称结构! 夹套是焊接在筒体上,两端封闭的结构。由于两端封闭,所以轴向力很大一部分被平衡掉了,所以应力值比较低。

如果筒体和封头都被夹套包住会怎么样呢?

为了直观的了解一下,仍旧采用一样的结构,只是加上了封头:


                               
登录/注册后可看大图
边界条件:
经计算,其结果如下:


                               
登录/注册后可看大图

最大应力值为727.57MPa,相较于筒体上的夹套最大应力值239.449MPa,增长了很多。


                               
登录/注册后可看大图

对其最大应力点做穿过夹套的路径,并线性化:

                               
登录/注册后可看大图
薄膜应力=178.8MPa.



封头上的封板有影响吗?

一般封头上会有一个出口,夹套会有封闭管。这个管口对于夹套锥体有影响吗?


                               
登录/注册后可看大图
施加对称约束和夹套内压,


                               
登录/注册后可看大图
求解得到应力分布:

                               
登录/注册后可看大图
结果扩展如下:

                               
登录/注册后可看大图
应力值为694.389MPa,最大应力值点还在相同位置。


                               
登录/注册后可看大图

其值比全部包围的封头略有降低,其降低的原因是:

完全包围的封头是整个夹套截面的内压产生的轴向力由锥壳承担。

部分包围的封头是部分包围的圆环面(承压的最大投影截面)产生的轴向力由锥壳承担,由于承压的最大投影截面是圆环,其面积小了,所以夹套锥壳的轴向力也就小了,应力值相应下降。



规范规定

在GB 150.3规范中,对于封头部分也带夹套的夹套容器,其夹套间隙和封闭环厚度是和仅仅筒体带夹套不同的。


                               
登录/注册后可看大图


在ASME中,对于筒体上和筒体+封头上的夹套,其封板厚度也是区别对待的。


                               
登录/注册后可看大图
除了Type1, 带封头的夹套封板,厚度明显要大于仅筒体上有夹套的封板。


                               
登录/注册后可看大图


总结:

非常感谢吴工指出错误,受力分析,揭示了问题的本质所在。对于上篇的模型和结论,考虑不周,未考虑封头全包模型,实际情况并没有那么夸张。 本应早点更正,无奈项目比较忙,所以姗姗来迟。

经过对比,可以获得如下定性的结论:

  • 夹套仅仅在筒体上,其封闭件受力远远好于带封头的夹套封闭件。且夹套筒体越短,其受力会越好。

  • 当夹套的承压的最大投影截面越大,封闭件所受的轴向力越大。封头全包时,轴向力全部由锥段承受。

  • 夹套锥壳受力是由于锥壳的,按照锥壳来计算太过保守。规范已经有了考虑,按照规范设计即可。




往期回顾:

 成长值: 42660

发表于 2020-1-17 14:57:52 显示全部楼层
高深的知识呀
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2020-1-17 14:57:52 显示全部楼层
楼主好厉害
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2020-1-17 14:57:52 显示全部楼层
研究的真仔细啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2020-1-17 14:57:52 显示全部楼层
谢谢楼主分享。
回复 支持 反对

使用道具 举报

不想打字就选择快捷回复吧
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

手机版|以梦为马,不负韶华

GMT+8, 2025-4-5 10:06

Powered by 以梦为马,不负韶华

© 2024-2099 Meng.Horse

快速回复 返回顶部 返回列表