壓力容器穩(wěn)定性分析

1、壓力容器穩(wěn)定性分析謝全利（華陸工程科技有限責(zé)任公司設(shè)備室，西安710054）摘要對(duì)于受外壓的容器，除了圓筒、球殼、錐殼和有限定的開孔外，其他的很多形狀以及不均勻的載荷等都無法按照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行穩(wěn)定性校核。本文通過分析結(jié)果的對(duì)比，確定了基于有限元屈曲分析為基礎(chǔ)的壓力容器穩(wěn)定性分析方法和評(píng)判準(zhǔn)則。關(guān)鍵詞薄壁；壓力容器；穩(wěn)定性；屈曲；分析設(shè)計(jì)；PressureVesselsStabilityAnalysisXieQuanli(HualuE

2、ngineering&TechnologyCo.LtdEquipmentDivisionXi’an710054)Abstract：Fthevesselinoutsidepressureinadditiontocylindricalshellsphericalshellconeshellslimitednozzleopeningmanyoftheotheraswellasnonunifmshapeoftheloadcannotbeinac

3、cdancewithallexistingstardsfcheckingthestability.Bycomparingtheresultsoftheanalysisidentifiedbasedonfiniteelementanalysisofbucklingthispapergetthemethodofthestabilityofthepressurevesselanalysisevaluationrule.Keywds：Lamel

4、la；Pressurevessels；Stability；Flexure；Designbyanalysis；所謂壓力容器的失穩(wěn)是指壓力容器承受外載荷或其他不穩(wěn)定載荷超過其一臨界值時(shí)突然失去其幾何形狀的現(xiàn)象。不同形式的容器以及不同形式的載荷所引起的失穩(wěn)后的幾何形狀是不同的。失穩(wěn)又稱屈曲。它并不是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不足而造成的失效。研究壓力容器穩(wěn)定性的目的在于確定容器的臨界載荷以及其相應(yīng)的失穩(wěn)模態(tài)，以改進(jìn)加強(qiáng)措施，提高結(jié)構(gòu)的抗失穩(wěn)能力。1.壓力容器

5、穩(wěn)定性的常規(guī)計(jì)算對(duì)于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，如壓桿、外壓圓筒、外壓球殼，歐拉、米西斯等人推導(dǎo)有經(jīng)典的理論公式可以求得理論的臨界載荷。圓筒臨界外壓的米西斯公式為：[1])](n)πRnl(μn[)RδE(.])πRnl()[(nREδpooeooecr11122730112223222??????????式中：臨界外壓力，Mpa；crp圓筒有效厚度，mm；e?2.2.非線性屈曲分析非線性屈曲分析比特征值屈曲分析更精確，故需用于對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或計(jì)算。

6、該方法用一種逐漸增加的非線性靜力分析技術(shù)來求得結(jié)構(gòu)開始變的不穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷。應(yīng)用非線性技術(shù)，模型中可以包括初始缺陷，擾動(dòng)等特征。本文以下提及的初始缺陷指的是加工制造的實(shí)際形狀與理論幾何形狀的偏差，如圓筒的不圓度。初始缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的臨界載荷影響很大，因此GB150的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收章節(jié)對(duì)承受外壓及真空容器的殼體不圓度進(jìn)行了限制。非線性屈曲分析需采用以下步逐：a)用特征值屈曲分析方法求取結(jié)構(gòu)的特征值屈曲載荷Q以及特征屈曲模態(tài)；b)設(shè)置初始缺

7、陷為特征值屈曲模態(tài)，最大變形量為加工制造的最大偏差，最大載荷為1.2Q，考慮材料為理想彈塑性材料模型，采用弧長法加載；c)選取最大位移點(diǎn)的位移為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的載荷為縱坐標(biāo)繪制載荷—位移曲線圖。d)采用兩倍彈性斜率法確定極限載荷。采用上述方法我們可以對(duì)任意形狀的結(jié)構(gòu)求極限載荷。對(duì)于強(qiáng)度問題，規(guī)范規(guī)定許用載荷不得超過極限載荷的23[3]。即安全系數(shù)為1.5。對(duì)于穩(wěn)定性問題我們必須找到適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)以求取許用外壓載荷。安全系數(shù)是與計(jì)算方法和精