椭圆形封头大开孔结构应力分析与实验研究

     概述：

    随着经济的发展，科技的进步，生产率的提高，椭圆形封头化工过程装备都在向高参效和大型化方向发展，这也使得压力容器中的开孔日益增大。

    椭圆形封头的开孔率一般是用开孔接管直径与相应的容器主体直在之比p表示。容器设计规范规定，开孔率大于某一规定开孔率时称为大开孔结构。一般而言，对于小开孔，采用等面积补强设计法 可以达到设计要求，根据GBL50-98标准，常规设计适用的开孔范围为：

    对于圆筒：

    当其内径Di≤1500mm时，开孔 直径d≤l/2 Di：且d≤520mm：

    当其内径Di >1500mm时。开孔 直径d≤1/3Di;且d≤lOOOmm。

    对于椭圆形封头、凸形封头或球壳：开孔 直径d≤l/2D,：

    对于锥壳（或锥形封头）；开孔 直径d≤1/3Di，其中Di为开孔中心处的锥壳内直径。

    在椭圆形封头或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直予封头表面。

    对于大开孔结构，以上常规设计规范 不起作用了。规范规定必须进行详细的应力分析，即综合考虑压力容器的操作工况和结构等诸多因素，在详细的应力分析基础上，：按各类应力的不同性质，确定设计准则，进行应力分类并满足不同的限制条件，达到在各种工作条件下的 性。这种分析设计方法考虑到椭圆形封头中不同性质的应力分量对压力容器 性能的影响，对于不同性质的应力采取不同的限制条件，区别对待，从而保证了结构的峰值应力区域和总体区域在各自不同的 系数下的 性能，因此，这种建立在详细应力分析基础上的设计方法，代表了压力容器工程设计未来的发展趋势。

    根据常规设计规范，压力容器总体区的应力分析已经 成熟，因此，对椭圆形封头进行分析设计主要集中在各种结构的局部不连续区域，例如：各种边缘效应的分析。其中的大开孔结构应力分析是一个很重要的方面。对予各种大开孔结构建立应力分析方法，对于保证带有大开孔结构的椭圆形封头的经济性和 性具有 重要的意义。目前在压力容器工程设计中，从事设计的工程技术人员，主要还是通过采用常规设计方法(GB15048)来完成设计任务，而对于已有成熟躺分析方法的不连续结构。一般采用规范攉荐的设诗方法，藤对于没有成熟的分析方法的不连续结构，主要还是借用常规设计的理论基础进行经验'设计或实验设计的方法来解决。目前国内已经提出的分析设计规蔽（jB唾您-95>还没有包括椭圆形封头工程设计中精见的局部结构分析设计，工程设计的设计图表与公式也很不完善，应用起来 ）髟亨便，例如，本论文所研究的椭圆形封头大歼孔结构，在该规范中 没有工程适用的设计数据。因此，不断完善现有的分析设计方法，从理论和实践上不断对各种新型大开孔结构建立分析设计方法，根据分析设1的准捉吼提出糍应的的工程设计图表，对子完善椭圆形封头的设计理论舆肴重大的意义。