锥壳端部外压稳定性校核时有效惯性矩计算.pdfVIP

避舻攒零 P石油化工设计 etrochemical Design 锥壳端部外压稳定性校核时的有效惯性矩计算 郭雪华 ，王立革 (1．中国石化工程建设公司，北京 100101；2．中国石油吉林油田公司，吉林 松原 138008) 摘要 ：外压锥壳与圆筒连接处组合加强结构的有效惯性矩计算是锥壳稳定性校核的重要环节，锥壳 上有效加强宽度的选取对有效惯性矩的计算结果有着比较明显的影响，文章对比了不同设计规范对有效 加强宽度的规定，利用圆柱壳的边界效应分析了锥壳与圆筒连接处由边缘剪力引起的弯矩在锥壳内的衰 减规律 ；在对实例进行有限元分析的基础上，考察了外压锥壳环向应力和径向变形的衰减情况，结果表明 笔者建议的有效宽度取值方法是较合理的；最后笔者给 出了加强圈一圆筒壳一锥壳组合截面的有效加强 · 愤性矩的计算方法。 关键词：外压 组合惯性矩 有效宽度 边缘应力 衰减长度 有限元分析 在外压锥壳设计过程中，如果将锥壳与圆筒 一 半宽度；其中ts是指锥壳一圆筒壳连接处圆筒的 的连接线视为支撑线则需要对该连接处进行稳定 名义厚度。该标准非强制性附录的图L一3．3．2 性校核，核算连接处的有效惯性矩 是否满足维 即遵循了以上要求 (见图 1)。图1锥壳的有效加 持稳定所需惯性矩 I的要求。如果，≥I且连接处 强宽度6是沿壳体轴线方向测量的。 满足强度要求，则锥壳与圆筒的连接处可以视为 GB150--1998对锥壳及圆筒有效加强宽度的 支撑线。 的计算对象是该连接线附近的组合加 规定与ASMEⅧ 一1是基本一致的；一个明显的区 强结构，此结构包含了圆筒的有效加强部分、锥 别是GB150规定加强面积的形心必须在距连接 壳的有效加强部分和另外设置的加强圈等三个 处0．5(D。6／2) 的范围之内( 是指圆筒名义厚 部分。锥壳与圆筒连接处有效惯性矩的计算在 度)，而ASMEⅧ 一1要求任何添加面积的形心需 很多设计规范及文献中有所提及，但出入颇多。 在距连接处 0．25(D。t／2) 的范围内。笔者认 以下笔者将对有效惯性矩的计算方法进行详细 为，ASMEⅧ 一1对添加面积形心位置的规定稍显 的分析。本文 中所用符号 的含义同GBl50— 苛刻，因为加强圈一圆筒的连接焊缝与圆筒 一锥 1998[ 壳的连接焊缝之间必须留出合理的距离 (防止焊 接热影响区的相互干涉)，实践中此距离经常会大 1 设计规范中对锥壳有效加强宽度的限定 于0．25(Dnt／2)“。 在计算锥壳与圆筒连接处组合加强结构的实 ASMEⅧ 一22010_3对于圆筒 一锥壳连接处 有惯性矩时，圆筒的有效加强宽度一般认为是 壳体的有效宽度并未明确说明，但从附图4．4．6 0．55(D06) ，其中Dn是指与锥壳大端或小端连 中可知壳体的有效加强范围是b=0．55[(D。t) 接处圆筒的外直径D。．或D…6是指相邻圆筒的名 +(D。t／cosa) ]锥壳的有效宽度为 b ：0．55 义厚度；但对于锥壳上用于加强的有效宽度(本文 (D0t／cosa) ；详见图2。 用6表示)的取值，目前各文献尚存在较大差异。 在ASMEⅧ 一12010_2强制性附录 1—8指 收稿 日期：20