不同锥角斜锥壳应力分析.pdf

第9期 一J3一 不同锥角的斜锥壳应力分析 陶彩虹，郑世平 (南京斯迈柯特种金属装备股份有限公司，江苏 南京211100) [摘 要]采用有限元软件ANsYs对不同锥角的斜锥壳应力分布和应力强度进行了分析，将分析结果与GB150常规设计标准中相 关条款进行比较，探讨GB150~$准中锥壳结构的锥角限定条件。 [关键词]压力容器；不同锥角；斜锥壳；应力分析 在石油化工装备中，为了实现不同直径壳体 1．1计算参数 的连接 ，通常选用锥壳进行过渡 ，例如大锥角斜 斜锥壳小端壳体 内径2500mm，大端壳体 内 锥壳结构广泛应用于带有蒸发空问的蒸发器或冷 径3850mm，大小端壳体壁厚24mm，管板厚度为 凝器 。为连接蒸发室的大端壳体与小端壳体需设 156mm，小端壳体长度200mm，计算模型中的大 置斜锥壳，其角度根据需要可达6O。。当锥角较 端简体长度应远大于边缘应力的衰减长度 ，取为 大时，斜锥壳与两端壳体的连接一般需设置转角 1000mm，见图2。内压0．55MPa，等效弹性模量为 过渡区。本文利用有限元软件ANSYS，分析研究 1．869×l0，等效泊松 比为0_3。 在相 同工况下，不同锥角时斜锥壳结构的应力强 』 度并将分析结果与GB150常规设计标准 中相关条 _／_／ 款进行 比较。 c 一 ． ／ l设计模型 从某一冷凝器中简化出图1所示斜锥壳力学模 型。由于设备横截面尺寸较大，设备 自重及介质 重量作用下引起的弯 曲应力很小，因此忽略支座 对斜锥壳应力状况的影响。同时模型中忽略了管 箱 以及接管等零部件 。大端壳体的长度取为3倍的 } 边缘应力衰减长度 。根据结构的对称性，可取分 i 一…一 — 一 析区域的建模。由于分析区域是斜锥壳而非管板 图2斜锥壳尺寸示意图 与管束，因此未将具体的管束纳入计算模型，且 管板也 以等厚度圆平板考虑。 1．2设计模型 取分析区域的建模 ，小端 以实心圆板模拟管 板，整个模型均为体单元离散化，网格划分62000 节点，其中壳体壁厚方向剖分30份，当量圆筒壁 厚方 向剖分10份 。壳体 内壁和限定圆以外的管板 环面上均施加均匀 内压 。除对称约束外，大端壳 体端部约束轴 向位移。 l-3计算方案 为分析不同锥角时的斜锥壳应力分布 ，本 作者简介 ：陶彩虹 (1976一)，女，