圆筒径向大开孔补强计算两种分析方法的比较

-12- -论文广场 石油和化工设备2013年第16卷圆筒径向大开孔补强计算两种分析方法的比较 占双林，袁玲(中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 1 00085)[摘 要]分别采用GB1 50-2011分析法和有限元分析法对实际中的大开孔结构进行分析计算，通过对比发现，有限元分析法是偏保守的，rGB150-2011分析法计算过程相对简单、快捷方便易行。

[关键词]圆筒径向大开孔；补强计算；GB150-20119析法；有限元分析法随着石油化工业的迅速发展，为满足各种工艺操作过程的需要，压力容器上常常需要开设开孔率大于0.5的大开孔接管，常规的等面积补强计算法 已不能满足要求。在GB l50.1～150.420ll《压力容器》[1颁布前，-般可通过有限元分析计算来解决工程 中的大开孔补强 问题。在GB150.1～150.4.2011中，新增了开孔补强设计的另- 种方法-分析法。该计算方法是根据弹性鼻理论得到的圆筒上径向开孔补强的应力分析法，其开孔率可达0.9。此方法的提出，可有效地解决部分原先只能通过有限元分析才能计算的超标大开孔问题。

本文通过比较GB 150.201 1分析法和有限元分析法的计算结果发现，有限元分析的评定结果是偏保守的。下面以举例进行计算并讨论。

1两种分析方法的计算结果圆筒径向大开孔接管的结构如图1所示。设计压力为p1.6MPa，设计温度T60℃，壳体和接管材料为Q345R，设计温度下，材料的许用应力[o] 185MPa，材料的弹性模量为2.04×10SMPa，泊松比为0-3。

图11.1 GB 150-2011分析法计算结果筒体中面直径D1820 111；接管中面直径d1220 mm；开孔率pd/D0.67；参数 6 o，/6。1；参数 6.395；查GB 1 5 0-20 1 1图6.1 3，采用插值法得Km4.774， K6.515：等效薄膜应力S：K ：347.5MPa<2.2f T：2.2×185：407A4f 24等效总应力： ：474.3MPa<2.6 f；2.6×185：481MP 2结论：开孔补强合格。

1 2有限元分析法计算结果有 限元分析计 算用AN SY S 1 4.0软件 的Workbench界面，采用三维8节点实体单元进行网格划分。有限元网格模型见图2，应力强度云图见图3，线性化评定途径见图4。

根据应力线性化结果，依据JB/T 4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》口 对应力进行评定如下：- 次局部薄膜应力强度S302.9MPa>1.5cr1 1.5×185277.5MPa；- 次加二次应力强度SIv441.8MPa<3cI3x185555MPa；作者简介：占双林 (1 979-)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，工程师。现主要从事压力容器的设计工作。