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大开孔外压圆筒失稳行为的有限元分析 陈诗晓。高增梁 。金伟娅 ，陈冰冰 (浙江工业大学 化工机械设计研究所 ，浙江 杭州 310032) 摘 要：针对不同开孔率的大开孔外压圆筒，采用线弹性和弹塑性两种本构关系，利用特征值分析、 几何和材料的双非线性分析方法对其失稳行为进行了研究。比较 了开孔、接管、加强圈补强等情况 下的失稳压力，给出了开孔率d／D为0．4—0．8范围内一系列开孔外压圆筒的失稳压力的计算和 有限元算例的对比分析。结果表明：在开孔率0．5以内，半面积补强对外压开孔圆筒的补强是够 的。 关键词：大开孔；临界压力；屈曲；有限元；半面积补强法 中图分类号：TH49；TB115 文献标识码：A 文章编号：1001-4837(2OLO)12—0033—07 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．12．008 FiniteElementAnalysisofBucklingBehaviorofCylinderwith Large OpeningSubjectedtotheExternalPressure CHEN Shi—xiao，GAO Zeng—liang，JIN W ei—ya，CHEN Bing—bing (ZhejiangUniversityofTechnology，InstituteofProcessEquipmentandControlEngineering，Hangzhou 310032，China) Abstract：Thebucklingbehaviorofcylinderwithlargeopening，subjectedtoexternalpressures，hasbeen studiedbythemethodsofeigenvalueanalysisandgeometry—materialbi—nonlinearanalysis，adopting theelasticandelastic—plasticconstitutiverelationship．Throughaseriesofthecalculationofcriticalpres— sureandthecomparativeanalysisofthefiniteelementcalculationonthebucklingcases，theresultsshow thatthemethodofhalfareareinforcementisapplicableandeffectiveforopeningratiowithin0．5． Keywords：largeopening；criticalpressure；buckling；finiteelement；halfareareinforcement 的程度会更大，理论计算更为困难。现有压力容 0 引言 器标准中外压设计计算对开孔率有一定的限制。 ASME压力容器规范2007版 UG一36中外压容 开孔接管是压力容器的主要结构形式 。开孔 器设计应用范围为 ：对直径不超过 1500am 的圆 部位由于结构连续性受到破坏，简体的应力重新 筒，开孔率小于0．5且开孑L不超过 500mm；直径 分布 ，容器承受外压和内压的能力下降 ]。实 超过 1500mm的圆筒，开孔率小于 1／3且开孔直 际生产中经常出现开孔率较大的情况，开孔削弱 径不超过 1000mm。我国GB150--1998(钢制压 基金项 目：国家高技术研究发展计划 (863计划)目标导向课题(2007AA04Z430) · 33 · 大开孑L外压圆筒失稳行为的有限元分析 力容器》 中外压容器设计应用范围为：直径不超 mm，长度5m