电站锅炉锅筒内压应力三维有限元分析(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-29 原文发表时间:2007-06-30 人气:1

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文献[3]中给出了薄壁三通的有限元计算结果和Eringen解(薄壳理论解析解)的比较，见表4。

表4薄壁三通有限元解与Eringen解比较

注：计算参数：支管外半径9.0789，内半径8.3789，长4.9；
主管外半径75.0，内半径70.0，长100.0；
E=2.1×106，ν=0.3，内压为0.1；单位协调。

从表中可以看出，薄壁三通的内压应力集中系数与平板受两向拉伸相差不多。至于厚壁三通文献[3]还给出了有限元算例和光弹性实验值的比较，笔者也对此算例进行了有限元计算，各计算结果列于表5。

由表5可见，虽然由于壁厚的加大使得应力集中系数有所上升，但A点的应力集中系数上升不大，B点仍远小于ASME的推荐值。另外，本例中的支管壁厚较大(外、内径比为1.71)，B点离孔边应力集中区较远，也是其应力较小的原因。

表5厚壁三通有限元与实验值的比较

4结论

(1) 在内压的作用下，锅筒远离接缝处的应力分布与无限长厚壁圆筒受内压相同，而在接缝处有明显的应力集中。最危险点是在纵向截面内转角，即通常所说的A点。但是横向截面应力最大点，并不恰好在B点上，而是要偏一小距离。

(2) 在A点，主应力方向均分别与锅筒的环向、轴向和径向重合，但在B点除在锅筒轴线方向的主应力外，另两个主应力方向只是与主轴方向垂直，但不与锅筒环向或径向重合，而是偏离-较大角度。

(3) 计算得到的锅筒纵向截面内转角A点处的机械应力集中系数比ASME推荐的数值略小一些；而B点处的机械应力集中系数比推荐值小得多。看来，传统方法中B点处机械应力的处理方法偏于保守。 (

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