开孔补强计算 |
计算单位 |
|
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接管: 大开孔, φ1750×75 |
计算方法:
GB150-2011分析法 |
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设 计 条 件 |
简 图 |
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计算压力 pc |
3.1 |
MPa |
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设计温度 |
280 |
℃ |
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筒体材料名称 |
Q345R |
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筒体材料类型 |
板材 |
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筒体内直径 Di |
2100 |
mm |
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筒体开孔处名义厚度δn |
40 |
mm |
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筒体厚度负偏差 C1 |
0.3 |
mm |
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筒体腐蚀裕量 C2 |
3 |
mm |
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筒体材料许用应力[σ]t |
138.6 |
MPa |
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接管材料名称 |
Q345R |
|||||||||||||
接管材料类型 |
板材 |
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接管实际外伸长度 |
370 |
mm |
接管厚度负偏差 C1t |
0.3 |
mm |
|||||||||
接管腐蚀裕量C2t |
3 |
mm |
接管材料许用应力[σ]t |
128.6 |
MPa |
|||||||||
开 孔 补 强 计 算 |
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筒体中面直径D=Di+δe+2Cs |
2143.30 |
mm |
接管中面直径d=do-δet |
1678.30 |
mm |
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筒体有效厚度δe=δn- C1 -C2 |
36.70 |
mm |
接管有效厚度δet =δnt-C1t -C2t |
71.70 |
mm |
|||||||||
筒体计算厚度δ = |
pD |
|
23.97 |
mm |
接管计算厚度δt= |
pd |
|
20.23 |
mm |
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2[σ]t |
2[σ]t |
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筒体厚度校核结论 |
合格 |
|
接管厚度校核结论 |
合格 |
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筒体补强最小长度l |
289.8 |
mm |
接管补强最小长度lt |
362.3 |
mm |
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开孔率ρ=d/D |
0.783 |
|
接管补强长度校核结论 |
合格 |
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参数δet /δe |
1.954 |
|
参数λ =d/(Dδe)0.5 |
5.984 |
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等效薄膜应力集中系数Km |
2.861 |
|
等效总应力集中系数K |
2.991 |
|
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等效薄膜应力SⅡ=Km |
pD |
|
258.97 |
MPa |
等效总应力SⅣ=K |
pD |
|
270.79 |
MPa |
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2δe |
2δe |
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等效薄膜应力许用值 |
282.92 |
MPa |
等效总应力许用值 |
334.36 |
MPa |
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等效薄膜应力校核结论 |
合格 |
|
等效总应力校核结论 |
合格 |
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结论: 合格 |
最近学习了GB150的筒体径向开孔分析法,并用此法对一个筒体大开孔进行了计算。结构图见图1,计算书如下。而后利用有限元应力分析法对此结构进行计算,命令流附上。两种方法的计算结果大不相同。
分析法计算书:
有限元法命令流:
FINISH
/CLEAR
/FILN,2014
/TITLE,REINFORCEMENT
*AFUN,DEG ! 设定角度单位
*SET,DO1,2180 ! 筒体外径
*SET,L1,2100 ! 筒体长度
*SET,T1,36.7 ! 筒体厚度
*SET,Di1,DO1-2*T1 ! 筒体内径
*SET,DO2,1750 ! 接管外径
*SET,L2,370 ! 接管长度
*SET,T2,71.7 ! 接管厚度
*SET,Di2,DO2-2*T2 ! 接管内径
*SET,GAP,2 ! 间隙
*SET,H,50 ! 焊缝高度
*SET,W,50 ! 焊缝宽度
*SET,P,3.1 ! 施加内压值
*SET,R,19 ! 倒角半径
*SET,E,2.1E5 ! 材料的弹性模量
*SET,NU,0.3 ! 材料的泊松比
p1=-p*di1**2/(do1**2-di1**2) !筒体端面力
p2=-p*di2**2/(do2**2-di2**2) !接管端面力
/PREP7
!定义单元及材料属性
ET,1,45 ! 实体单元
MP,EX,1,E ! 筒体材料弹性模量
MP,NUXY,1,NU ! 筒体材料泊松比
!创建筒体与接管模型
CYLIND,DO1/2-T1,DO1/2,,L1,,90 ! 创建1/4筒体
WPROTA,0,-90 ! 将工作平面旋转-90度
CYLIND,DO2/2-T2,DO2/2,,DO1/2+L2,,-90! 创建接管
CYLIND,,DO2/2+GAP,,DO1/2+L2,,-90 ! 创建间隙
CYLIND,,DO2/2+GAP+W,,DO1/2+L2,,-90 ! 创建焊缝宽度
BOPT,NUMB,OFF
VOVLAP,ALL ! 叠加体
VDELE,5,9,1,1
VDELE,10,13,1,1 ! 删除多余的体,求得相贯线
WPSTYL,DEFA ! 恢复工作平面
VEXT,43,,,0,H,0,,,, ! 拉伸面,构成接管
WPROTA,0,-90 ! 将工作平面旋转-90度
CYLIND,DO2/2-T2,DO2/2,,DO1/2+L2,,-90! 创建接管
VSBA,2,1
VDELE,3,,,1
ASKIN,75,96
VSBA,16,8
ASKIN,9,96
AL,15,19,90,97
AL,11,18,91,98
VA,7,14,15,16,58,63
! 创建接管倒角
AFILLT,27,39,R ! 在接管底部两个面创建倒角面
VSBA,14,22 ! 用倒角面切分接管
VDELE,6, , ,1 ! 删除多余的实体
NUMMRG,ALL ! 对所有实体信息进行压缩
NUMCMP,ALL ! 对所有实体信息进行重排序
!划分网格
ALLSEL
ESIZE,15 ! 设定网格单元大小
MSHAPE,0,3D ! 设定单元形状
TYPE,1
MAT,1 ! 激活材料3
VSEL,S,,,3,7,2 ! 选中焊料
VSWEEP,ALL ! 划分焊缝
ALLSEL
ESIZE,20 ! 设定网格单元大小
VSEL,S,,,1,4,3,1 ! 选中接管
VSEL,A,,,6
TYPE,1
MAT,1 ! 激活材料2
VSWEEP,ALL ! 划分接管
ALLSEL
ESIZE,20 ! 设定网格单元大小
VSEL,S,,,2,8,6 ! 选中筒体
TYPE,1
MAT,1 ! 激活材料1
VSWEEP,ALL ! 划分筒体
ALLSEL
NUMMRG,ALL ! 合并各元素
NUMCMP,ALL ! 重新编号
! *********求解*********
/SOLU
Asel,s,loc,x,0
Da,all,symm ! 施加对称约束
Allsel
Asel,s,loc,z,0
Da,all,symm ! 施加对称约束
Allsel
Asel,s,loc,y,0
Da,all,symm ! 施加对称约束
Allsel
Asel,s,,,4,39,35
Asel,a,,,17,19,2
Asel,a,,,22,23,1
Asel,a,,,27,28,1
Sfa,all,,pres,P ! 施加内压
Allsel
Asel,s,loc,y,DO1/2+L2
Sfa,all,,pres,P2 ! 施加接管端面力
Allsel
Asel,s,loc,z,L1
Sfa,all,,pres,P1 ! 施加筒体端面力
Allsel ! 全选
SOLVE ! 计算
FINISH ! 退出模块
! *********后处理*********
/POST1
PLNSOL,S,INT,0,1 ! 应力强度云图
/DSCALE,,1.0 ! 显示真实的变形
/REPLOT ! 重新显示图形
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分析法的前提是焊缝全焊透,保证补强结构整体性
150释义中也有大量有限元的结果对比,应该不会有太大出入的
分析法的前提是焊缝全焊透,保证补强结构整体性
150释义中也有大量有限元的结果对比,应该不会有太大出入的