【摘要】：壓力管道由于工藝和結(jié)構(gòu)上的要求常常需要開(kāi)設(shè)各種開(kāi)孔結(jié)構(gòu),用薄殼理論只能求解到開(kāi)孔率ρ00.8的結(jié)構(gòu),對(duì)于開(kāi)孔率ρ0≥0.8的大開(kāi)孔問(wèn)題仍沒(méi)有得到理論解,一般依靠實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)行對(duì)比分析設(shè)計(jì)或經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),其安全性和可靠性得不到保證,人們逐漸開(kāi)始尋求用數(shù)值計(jì)算方法求解其近似解,有限單元法已成為解決此問(wèn)題的最重要的一種手段。 本文主要研究壓力管道大開(kāi)孔率接管相貫部位局部應(yīng)力集中的規(guī)律,然而對(duì)壓力管道上接管進(jìn)行研究時(shí),其實(shí)際結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,不可能而且也沒(méi)必要完全按照實(shí)際情況來(lái)分析。充分考慮到所研究結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、約束特點(diǎn)以及幾何上的對(duì)稱性,適當(dāng)選取結(jié)構(gòu)的部分作為計(jì)算模型。本課題的具體作法是：僅受內(nèi)壓作用下,選取1/4的圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型。 根據(jù)簡(jiǎn)化的模型,確定結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù),利用APDL語(yǔ)言編制一個(gè)適用于不同尺寸的開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)的通用計(jì)算模型。本課題引進(jìn)有限元建模與分析的參數(shù)化思想,避免重復(fù)建模與分析的問(wèn)題,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)操作,提高有限元分析效率。 運(yùn)用彈塑性力學(xué)理論和有限元分析的方法,利用ANSYS軟件對(duì)不同開(kāi)孔率不同厚度比的一系列大開(kāi)孔率圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的三維彈性有限元分析,求解出肩點(diǎn)A的應(yīng)力集中系數(shù)繪制成表,利用MATLAB繪制在內(nèi)壓作用下開(kāi)孔率0.8≤ρ01之間的應(yīng)力集中系數(shù)曲線,為進(jìn)一步研究大開(kāi)孔圓柱殼接管問(wèn)題提供數(shù)據(jù)參考。 在對(duì)圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的三維有限元應(yīng)力分析計(jì)算的基礎(chǔ)上,把開(kāi)孔率ρ0=0.7的有限元解與薄殼理論解進(jìn)行比較,可以發(fā)現(xiàn)有限元解更接近于實(shí)際規(guī)律,更偏于安全。對(duì)其應(yīng)力集中系數(shù)規(guī)律進(jìn)行了分析研究,并用最小二乘法歸納得到了一個(gè)應(yīng)力集中系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式,該公式以三個(gè)無(wú)量綱參數(shù)(d/D、t/T、d/(?)DT)為變量,把根據(jù)該公式計(jì)算的值與有限元解進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差在0.2%～5.92%之間,其中大部分相對(duì)誤差小于5%,僅當(dāng)開(kāi)孔率ρ00.95,壁厚比t/T=8的時(shí)候,相對(duì)誤差大于5%。因此,此經(jīng)驗(yàn)公式是滿足精度要求的。
【圖文】：

3]。根據(jù)上述條件，在 ANSYS里面利用交互式操作建立了一個(gè)圓柱殼開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)的有限元模型如圖3.3所示，為了建立一個(gè)適用于不同尺寸的開(kāi)口接管結(jié)構(gòu)的通用計(jì)算模型，特在此模型的基礎(chǔ)上利用APDL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。幾，欲合互了丫p弓翻U班八月助乃CC工12霍00，O，，:勻‘:2，七址.0.工丫。1，of七h(yuǎn)eC夕1工ndr工c硯 15h.11圖3.3圓柱殼接管結(jié)構(gòu)的有限元模型 Fig.3.3Finiteelementmodelofeylindershellstrueture3.3模型的參數(shù)化分析過(guò)程3.3.1編制APDL程序的方法編制APDL程序時(shí)

經(jīng)過(guò)上述的操作后得到模型的分析結(jié)果，分析的結(jié)果存儲(chǔ)在RE_OUT.txt文件中�？梢酝ㄟ^(guò)usT下拉菜單中的Files一>others，然后選擇工作目錄中的RE_ouT.txt文件，打開(kāi)后顯示分析結(jié)果如圖3.4所示�？梢詮腞E_oUT.txt文件中讀取開(kāi)孔率P0、壁厚比t/T、參數(shù)兄、D/T、應(yīng)力，、應(yīng)力集中系數(shù)K的數(shù)值。2、改變兄的值，分別取兄=3、4、5、6、7、8七種模型，其它參數(shù)與上面的模型相同進(jìn)行分析，分析的結(jié)果在RE_OUT.txt文件顯示如圖 3.5所示，每運(yùn)行一個(gè)模
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH49

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳玉博;李志安;戴玉龍;;內(nèi)壓等徑大開(kāi)孔殼體應(yīng)力集中的有限元分析[J];沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)報(bào);2007年01期

2 張衛(wèi)義,田海晏,陳罕;開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)三維有限元建模方法[J];石油化工設(shè)備;2001年04期

3 劉東學(xué),謝鐵軍,丁信偉,賀匡國(guó);用有限元法對(duì)內(nèi)壓柱殼開(kāi)孔平齊接管的應(yīng)力集中系數(shù)研究[J];壓力容器;1990年01期

4 薛明德;國(guó)外關(guān)于圓柱殼開(kāi)孔接管問(wèn)題的研究概況[J];壓力容器;1991年02期

5 經(jīng)樹(shù)棟,王允昌;開(kāi)孔率大于0.5的容器接管區(qū)有限元分析設(shè)計(jì)[J];壓力容器;1991年03期

6 楊新岐,霍立興,張玉鳳;壓力容器接管區(qū)應(yīng)力集中彈塑性有限元分析[J];壓力容器;1997年03期

7 薛麗萍,林楊杰,桑芝富,張?jiān)旅?圓柱殼大開(kāi)孔結(jié)構(gòu)極限載荷的試驗(yàn)研究[J];壓力容器;2000年02期

8 張衛(wèi)義,俞建榮,陳罕;內(nèi)壓柱殼大開(kāi)孔率開(kāi)孔平齊式接管應(yīng)力分布研究[J];壓力容器;2000年06期

9 黃克敏 ,張俊,桂亮,胡兆吉;帶偏置大接管封頭的三維有限元分析與強(qiáng)度評(píng)定[J];壓力容器;2003年01期

10 陸明萬(wàn);關(guān)于應(yīng)力分類(lèi)問(wèn)題的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J];壓力容器;2005年08期

本文編號(hào)：2616999