筒体接管的力学分析

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材料力学管道分析知识点总结

材料力学管道分析知识点总结材料力学是工程力学的一个重要分支，研究材料在外力作用下的力学行为。

管道作为一种常见的工程结构，在各个领域都有广泛应用，了解材料力学管道分析的知识点，对于工程设计和施工具有重要意义。

本文将对材料力学管道分析的知识点进行总结，旨在帮助读者更好地理解和应用该领域的知识。

1. 弹性力学基本概念弹性力学是研究材料在小应变作用下的力学行为的分支。

在材料力学管道分析中，弹性力学的基本概念是必须要了解的。

弹性体的本构方程、应力-应变关系、应变能密度以及泊松比等概念是分析管道弹性行为的基础。

2. 管道的应力分析管道在使用过程中会承受外部载荷的作用，因此对管道的应力分析是非常重要的。

在材料力学管道分析中，应力的分布和大小对于设计管道的强度和稳定性具有重要意义。

应力分析会涉及到静力学平衡、材料的弹性性质以及管道的几何尺寸等因素。

3. 管道的变形分析管道在受到外部载荷作用下，会发生弯曲、拉伸和压缩等变形。

变形分析是了解管道结构受力情况以及变形形式和程度的手段。

在变形分析中，考虑到材料的弹性性质、几何尺寸的变化以及边界条件的影响。

4. 管道的稳定性分析管道的稳定性是指管道在受力作用下不产生破坏或失稳的能力。

稳定性分析是确保管道在使用过程中具有足够的强度和刚度以防止破坏的重要手段。

管道稳定性分析会考虑到材料的弹性性质、几何尺寸的变化、外界环境的影响以及边界条件等因素。

5. 管道的疲劳分析管道在长期使用过程中，会受到交变载荷的作用，从而引发疲劳破坏。

疲劳分析是为了评估管道在反复载荷下的寿命和安全性。

在疲劳分析中，需要考虑到材料的疲劳性能、载荷的频率和幅值、应力范围和设计寿命等因素。

6. 管道的裂纹扩展分析管道的裂纹扩展分析是为了评估管道在裂纹存在的情况下的寿命和安全性。

裂纹扩展分析需要考虑到材料的断裂韧性、裂纹形态和尺寸、应力场分布以及环境因素等因素。

7. 管道的振动分析管道在某些情况下会受到振动的激励，从而引发共振或者疲劳破坏。

基于JB4732标准的压力容器应力分析

压力容器的静力学分析与模态分析压力容器的制造和使用都有严格规范标准，本文借助ANSYS软件对某型压力容器结构进行静力学分析与模态分析，结合压力容器分析设计标准JB4732-1995，对压力容器的应力结构进行评定，从而对压力容器结构进行强度校核。

本文所研究分析的压力容器结构如下所示，压力容器顶部开孔为非对称开孔，侧边开孔为对称开孔。

压力容器筒体外径为1218mm，总高度为4058mm，顶部接管内径为212mm，侧边接管内径为468mm，筒体壁厚为28mm。

压力容器的工作压力为3.2MPa，容器内工作温度为-25℃-55℃，整体结构材料为14Cr1Mo。

图1 压力容器结构三维模型（右图为剖视）表3.1 压力容器结构应力分析的材料参数材料弹性模量（Gpa）泊松比许用应力(MPa)14Cr1Mo 183 0.3 1403.1 有限元模型建立采用ANSYS Workbench进行静力学分析，需要先对压力容器结构进行网格划分，为提高计算精度，保证线性化应力后处理的准确性，对压力容器结构采用全六面体的网格划分，且在厚度方向上划分至少3层的网格。

网格单元类型采用高阶单元类型，在ANSYS 中的单元类型号为Solid186，Solid186单元结构如下图所示，该单元共有20个节点，单元形状为六面体，在六面体的顶点处共有8个节点，在六面体边的中点位置处共有12个节点，合计20个节点。

Solid186可以很好的适用于线性或非线性的有限元仿真分析，同时还支持塑性本构、蠕变本构等一些特殊的非线性材料。

Solid186属于实体单元，实体单元每个节点具有三个平动自由度，分别为UX，UY和UZ。

结构厚度方向上布置多层网格单元，可以很好的分析出结构在厚度方向上的应力变化梯度，提高计算精度[13]。

图2 Solid186单元类型结构图采用workbench自带的Mesh功能对压力容器结构进行网格划分，整体的网格尺寸设置为15mm，厚度方向划分三层网格。

筒体结构的受力性能和工作特点

筒体结构的受力性能和工作特点1．简体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。

框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架（称为腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（称为翼缘框架）也共同受力。

薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。

2．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。

理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远离角柱的柱子的轴力小。

这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。

由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不能简单按平面假定进行内力计算。

3．在简体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。

由于这种整体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。

4．当外围柱子间距较大时，则外围柱子形不成框筒，中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只能作为等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在内筒与外柱之间的分配，类似框剪结构。

5．成束筒由若干个筒体并联在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中间加了一框架隔板。

其截面应力分布大体上与整截面简体相似，但出现多波形的剪力滞后现象，这样，它比同样平面的单个框筒受力要均匀一些。

在侧向力作用下，框筒结构的受力既相似于薄壁箱形结构，又有其自身的特点。

从材料力学可知，当侧向力作用于箱形结构时，箱形结构截面内的正应力均呈线性分布，其应力图形在翼缘方向为矩形，在腹板方向为－拉一压两个三角形；但当侧向力作用于框筒结构时，框筒底部柱内正应力沿框筒水平截面的分布不是呈线性关系，而是呈曲线分布。

正应力在角柱较大，在中部逐渐减小，这种现象称为剪力滞后效应。

课程设计--高压容器筒体与封头连接处应力分析

高压容器筒体与封头连接处应力分析1、问题描述某高压容器设计压力为P=16MPa，筒体内径为R=900mm，筒体壁厚为T1=100mm，封头壁厚为T2=48 mm，筒体削边长度L=95 mm，试对该高压容器筒体与封头连接区进行应力分析，并进行优化。

2、分析问题由于主要讨论封头与筒体过渡区的应力状态，故忽略封头上其他结构，建立如下模型，其中筒体长度远大于边缘应力衰减长度，此处取用体长度为Lc=1200 mm。

有限元采用PLANE82单元，并设定轴对称选项。

通体下端各节点约束轴向位移，球壳对称面上各节点约束水平位移，内部施加均匀压力面载荷。

3、分析过程1、环境设置（1）以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径，工作文件名取为wb（2）设置标题：执行Utility Menu>Change Title命令，弹出Change Title 命令，输入wb ，单击OK按钮，关闭对话框。

（3）初始化设计变量：执行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令，弹出Scalar Paramerters对话框，输入数据。

2、定义单元材料（1）定义单元类型：执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框。

（2）单击OK，退回至Element Type对话框。

（3）设置对称轴选项：在Element Type对话框中，单击Option按钮，设置PLANE82 element type options 选项，在Element behavior K3 下拉框中选择Axisymmetric，单击OK。

（4）定义材料属性：执行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令，弹出如下对话框：（5）单击Isotropic项，弹出如下对话框：3、创建模型（1）生成球壳部分子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>PartialAnnulus命令，弹出如下对话框（左），生成图形（右）：（2）生成筒体子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle >By 2 Corners命令。

压力容器筒体上锥形接管开孔补强计算的探讨

补强范围是以端部受均布载荷的圆柱壳的环向薄膜
等面积补强法是以拉伸的开孔大平板为计算模以补强壳体的一次总体平均应力作为补强准则。当开孔较小时，开孔边缘的局部应力以薄膜应力为主，故该方法可适用。随着壳体开孔直径增大，开孔边缘不仅存在很大的薄膜应力，而且还产生很高的弯
径向和非径向锥形接管五种开孔结构形式开孔补强的计算进行探讨。关键词：开孔补强；锥形接管；径向；非径向
Ｉ）ＯＩ：１０．１３７８３／ｊ．ｅｎｋｉ．ｅｎ４１—１２７５／ｇ４．２０１５．０３．０３０
定》中，第６章针对非径向接管的开孔补强计算，提
出了适用于圆筒、锥壳、球壳、凸形封头和平封头在内压或外压作用下装有单个或多个非径向圆形接管
（包括球壳和凸形封头的非径向接管、圆筒或锥壳
轴向斜接管和周向斜接管、平封头斜接管）的补强计算方法，适用范围为壳体或封头所允许的最大开孔直径（以椭圆孔的短轴计）。按ＧＢ１５０．１—１５０．４—
油化工压力容器设计工作。
・
１２５・
孔大平板孔边应力的衰减范围进行考虑的，即补强范围取为２倍开孑Ｌ直径对应的范围。接管上的有效
应力的衰减范围进行考虑的，即补强范围取为￣／
（ｄ为开孔直径，为接管名义厚度）。
等面积补强法以补偿开孔局部截面的拉伸强度作为补强准则，其补强只涉及静力强度问题。壳体

胶管接头扣压成型的力学分析_杨务滋

#60#化工设备与管道第41卷1前言冷连接技术中,以胶管连接最为普遍。

接头与胶管连接形式有两种:扣压式和可拆式。

扣压式胶管接头结构简单、使用可靠、外形尺寸小、加工方便,采用扣压机进行扣压。

扣压式胶管接头压缩量大小,直接影响着接头连接性能。

这种扣压式胶管组合件是不可拆卸的固定管接头结构,这种结构能在橡胶层和接头间形成很大的夹紧力,接头的密封是由胶管的内胶层借助于外套和芯子使内胶层变形来完成的。

连接强度是利用直接加压外套使胶管得到一定的压缩量,从而紧固编织层(或缠绕层)的钢丝来保证的。

高压胶管由内胶层、增强层和外胶层三个主要部分组成,这三部分对胶管的使用性能和寿命都有重要影响,它们保证了高压胶管的强度、密封性和稳定性。

内胶层处于胶管最里层,保证了高压胶管的密封性,并保护承载增强层(钢丝)免受工作液体的浸浊。

增强层由数层钢丝编织(或缠绕)构成,位于内、外胶层之间,保证高压胶管的强度稳定性和良好的抗拉性能;外胶层保护高压胶管不受外部因素影响。

首批问世的钢丝编织橡胶液压软管是美国橡胶公司在1938年生产的,英国邓录普公司在1939年也开始生产。

70年代末期,钢丝编织和缠绕增强的软管在国内少数厂家生产并开始投入市场[1]。

然而对其扣压过程,一般都把只针对套筒建模进行力学分析,一直没有一个较为完整的力学模型来描述。

本文经过理论推导,得出了总的力学模型,并通过AN-SYS有限元模拟、实验论证对整个胶管接头扣压过程进行了模拟和计算。

从而有利于确定合理的扣压量,提高胶管接头的综合性能。

2理论分析2.1纤维增强层应力分析高压胶管是由钢丝增强的胶层层合体构成。

各钢丝绳与胶管母线以一个定值平衡角进行缠绕。

对于单向增强层的正交各向异性,采用虎克定律,将胶管视为异向性圆筒壳进行变形解析。

采用Reissner 型修正理论[2],假设壳体中面的法线在变形后仍保持为直线,但它不再垂直于变形后的壳体中面,而是从它的垂直位置存在一个受横向剪应变限定的角变形,实质上就是考虑了横向剪切变形沿壳体壁厚的平均效应。

接管弯矩与外压作用下薄壁圆筒的失稳分析

锅炉制造BOILER MANUFACTURING第4期2019年7月No. 4Jul. 2019接管弯矩与外压作用下薄壁圆筒的失稳分析方小里，张福君（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046）摘要:本文采用考虑初始几何缺陷的弹塑性应力分析方法对某带薄壁圆筒进行了非线性失稳分析,结果表明：开孔接管大大降低了薄壁圆筒失稳临界载荷;随着接管弯矩的增大，圆筒临界失稳载荷有一定程度减低, 并且圆筒的临界变形有整体失稳波形向接管局部失稳转变。

关键词:接管弯矩;薄壁圆筒汐卜圧;失稳中图分类号:TH49文献标识码：A 文章编号:CN23 - 1249（2019）04 - 0056 - 03Stability Analysis of Thin - Walled Cylindrical Shell with NozzleSubjected to Moment and External PressureFang Xiaoli , Zhang Fujun(Harbin Boiler Company Limited , Harbin 150046, China)Abstract : The nonlinear stability analysis of a thin-walled cylindrical shell with nozzle is carried out using elastic-plastic stress analysis considering initial geometry imperfection. The results show thatthe nozzle largely reduces the critical buckling load of the thin-walled cylindrical shell ； The bucklingloads decrease when the nozzle moment increase , and the buckling modes transform from total de ・ formation to local deformation.Key words : nozzle moment ； thin-walled cylindrical shell ； external ； instability0引言大型薄壁外压容器的一个主要失效模式是失稳失效，容器一旦发生失稳往往很突然且后果异常严重，因此在设计时必须对其失稳进行详细的分析计算。

ANSYS反应堆压力容器出口接管力学分析

ANSYS反应堆压力容器出口接管力学分析1 前言反应堆压力容器是反应堆的关键性部件，在核电站的运行过程中，反应堆压力容器主要装载反应堆堆芯和高温高压的冷却剂，要求在各种工况下均能保证结构的完整性。

压力容器接管部位由于承受机械载荷、压力波动和热载荷等，易产生应力集中而发生破坏。

为保证压力容器出口接管的完整性，本文应用大型有限元程序ANSYS对压力容器出口接管进行了应力强度和疲劳分析，评定结果表明出口接管满足规范的要求。

2 有限元模型反应堆压力容器出口接管有限元模型主要包括筒体、接管、安全端和焊缝等部分。

在ANSYS 中建立出口接管的三维模型时，筒体部分采用半模型，出口接管部分采用全模型。

有限元模型如图1、2所示。

热分析与结构分析采用相同的有限元网格，只是分别使用SOLID90热单元和SOLID95结构单元。

出口接管设计温度为343℃，表1给出350℃材料性能参数。

表2、3给出材料疲劳曲线。

图1 有限元模型图图2 出口接管细节图表1 350℃材料性能参数表2 16MND5的疲劳曲线表3 Z2CND18-12的疲劳曲线注：焊缝材料也保守地取该疲劳曲线3 边界条件与载荷压力容器出口接管需要承受自重、内压、热膨胀、地震和管道载荷等，实际载荷均由六个分量组成，计算时利用APDL语言寻找到最不利的情况进行组合。

为减少边缘效应对计算结果的影响，筒体和接管必须取足够长的延长段，通过延长段将力和力矩传到筒体和接管端部。

在压力容器结构对称面上，施加对称边界条件。

计算时，在所有结构内表面施加压力，同时考虑筒体和接管的静水端头力。

内压及其在筒体与接管端部产生的静水端头力以均布压力的形式施加到相应位置；其他机械载荷直接施加到接管端部。

沿筒体轴线方向的力，以均布压力的形式作用在支承台上，其他两个方向的则平均分配到各个节点上。

沿接管轴线方向的力，以均布压力的形式作用在内凸台上，径向摩擦力则平均分配到各个节点上。

机械载荷边界条件如图3、4所示。

GB150-2011中圆筒开孔补强设计的分析法

确描述接管与圆柱壳的交贯线，将解的适用范围扩大
到Ｐ≤ ０．Ａ≤ ５５且。英国规范Ｐ５０将内压下Ｄ５０【１
（）克服了由于复杂的精确方程和精确连续条件３导致的一系列数学困难；得到了在内压与外载作用下
球壳开孔接管的分析解用至圆柱壳，适用范围限于Ｐ ≤ ０３．。至此寻求圆柱壳大开孔的分析解在理论和数
囝
圆
＠
筒体内径Ｄｍｍ
作为压力容器设计最基本的内容，在Ｇ５．Ｂ１０３ — ２１版６６节中，仅反映了该项研究成果中内压作０１．用下圆柱壳开孔接管分析设计方法的部分；关于圆
图２圆筒开孔补强分析法与等面积法、ＡＳＩ．ＭＥＶＩＩ１各部分适用范围的比较
（）所得到的是圆柱壳开孔接管受内压和所有４外载分量作用下统一的理论解，适用范围扩大至Ｐ≤
０９且＝ａ（．ｔＤ） ≤ １。／ “ ２
（）两相贯圆柱壳的交贯线是复杂的空问曲线，２
以上薄壳理论解的理论基础及其可靠性验证，见文献［３１，８９，此处不再详述。１．９，］２２
柱壳开孔接管在内压与支管外载共同作用下统一的
应力分析与设计方法，由于篇幅所限，今后将专册
出版。
１圆柱壳开孔接管理论解的力学基础
在力学理论基础方面，本课题组的研究成果与前人相比，有以下几方面的突破：（）本研究基于Ｍｏｌ１ｒｙ方程弛，对于开孔圆ｅ】

冷凝罐接管与筒节焊接应力的有限元分析

度大于应力的衰减长度，取３５０ｍｍ。模拟过程采用
由于焊接接头断裂造成容器安全事故频发，开始重视焊接应力对接头质量的影响。目前现有的对压力容器焊接接头的有限元分析中，大多是对主体的环焊缝、纵焊缝的分析，由于筒节与接管接头空间轨迹的特殊性，使得对筒节与接管焊接过程的有限元分析十分少见。国内已有同行对筒节与接管接头的焊接残余应力进行了模拟［４】，研究了焊接坡口、接头加热温度对焊接残余应力分布状态的影响，但对接头的热分析方法采用了过于简化的处理，即直接对各条焊道进行整体同时均匀加热，而没有考虑实际焊接移动热源的局部瞬态加热过程，也没有考虑热流密度的不均匀分布，这与实际焊接熔敷过程差别较大。本研究利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，采用热力间接耦合法与逐步激活单元的生死技术，通过对接头轨迹方程与热源模型的建立，实现移动热源对接头各焊道的逐步加载，对冷凝罐筒节与接管的焊接动态过程进行了数值模拟，分析其焊接残余应力。
热一力间接耦合方法计算，即先通过加载移动热源计算接管焊缝的温度场，之后转换单元类型，将之前计算的温度场作为载荷计算应力场。在此采用８节点六面体单元ＳＯＬＩＤ７０进行热分析，进行应力计算时转换为ＳＯＬＩＤ４５单元，其材料性能参数见表１＿５＿。接头模型如图１所示，采用单面多层焊，打底焊道采用钨极氩弧焊，其余各道均采用手弧焊。具体焊接规范见表２。为了兼顾计算精度和时间的关系，采用不均匀网格划分方法，在靠近焊缝区网格划分得密一些，远离焊缝区域温度分布梯度相对较小，采用相对稀疏的单元。划分网格后的模型如图

胶管接头扣压成型的力学分析_杨务滋

#60#化工设备与管道第41卷1前言冷连接技术中,以胶管连接最为普遍。

接头与胶管连接形式有两种:扣压式和可拆式。

扣压式胶管接头结构简单、使用可靠、外形尺寸小、加工方便,采用扣压机进行扣压。

扣压式胶管接头压缩量大小,直接影响着接头连接性能。

连接强度是利用直接加压外套使胶管得到一定的压缩量,从而紧固编织层(或缠绕层)的钢丝来保证的。

高压胶管由内胶层、增强层和外胶层三个主要部分组成,这三部分对胶管的使用性能和寿命都有重要影响,它们保证了高压胶管的强度、密封性和稳定性。

内胶层处于胶管最里层,保证了高压胶管的密封性,并保护承载增强层(钢丝)免受工作液体的浸浊。

增强层由数层钢丝编织(或缠绕)构成,位于内、外胶层之间,保证高压胶管的强度稳定性和良好的抗拉性能;外胶层保护高压胶管不受外部因素影响。

首批问世的钢丝编织橡胶液压软管是美国橡胶公司在1938年生产的,英国邓录普公司在1939年也开始生产。

70年代末期,钢丝编织和缠绕增强的软管在国内少数厂家生产并开始投入市场[1]。

然而对其扣压过程,一般都把只针对套筒建模进行力学分析,一直没有一个较为完整的力学模型来描述。

本文经过理论推导,得出了总的力学模型,并通过AN-SYS有限元模拟、实验论证对整个胶管接头扣压过程进行了模拟和计算。

从而有利于确定合理的扣压量,提高胶管接头的综合性能。

2理论分析2.1纤维增强层应力分析高压胶管是由钢丝增强的胶层层合体构成。

各钢丝绳与胶管母线以一个定值平衡角进行缠绕。

对于单向增强层的正交各向异性,采用虎克定律,将胶管视为异向性圆筒壳进行变形解析。

大型回转窑筒体的力学分析与计算

大型回转窑筒体的力学分析与计算
大型回转窑是一种广泛应用于建材、冶金、化工等行业的设备，用于煅烧、焙烧、干燥等工艺。

其筒体是承受内外热力和机械载荷的重要承载结构，因此对其力学性能的分析与计算至关重要。

首先，对大型回转窑筒体的受力情况进行分析。

在正常运行过程中，窑筒内外表面会因高温和机械载荷而产生热应力和机械应力。

其中，热应力主要由于窑筒内部物料的高温作用，而机械应力则来自于窑筒的自重和转动时的离心力。

这些应力作用于筒体上，会导致其产生变形和应力集中。

其次，进行大型回转窑筒体的力学分析。

可以采用有限元法来模拟窑筒的受力情况。

首先，将筒体离散为有限数量的单元，然后根据材料的力学性能和边界条件，计算每个单元的应力和变形。

通过分析各个单元的应力分布，可以得到窑筒的整体应力状况。

同时，还可以计算出窑筒的位移和变形情况，以及应力集中的位置和程度。

最后，根据力学分析结果进行计算。

根据窑筒的应力和变形情况，可以评估其结构的安全性和可靠性。

如果发现应力集中较为严重，可以采取增加材料强度、优化结构设计等措施来改善窑
筒的力学性能。

此外，还可以通过计算窑筒的位移和变形情况，来评估窑筒与其他设备的配合情况，以确保其正常运行。

综上所述，大型回转窑筒体的力学分析与计算是确保设备稳定运行的重要环节。

通过对窑筒受力情况的分析，可以得到其应力和变形情况，从而评估其结构的安全性和可靠性。

此外，还可以根据计算结果优化结构设计，确保窑筒与其他设备的配合良好。

这些分析与计算结果对于大型回转窑的设计、制造和运行具有重要的指导意义。

筒仓的受力分析及静力学计算

２００６．１１建设机械技术与管理８９
η—查《机械设计手册》上册第一分册Ｐ１－１７６表１－１－１２６
弯曲应力：
式中：
２１２０
２１２０
３．３．２锥壳边缘效应：
与柱壳类似：（计算过程简略）
风向
２１２０
４５
图４
水泥仓受外力情况如图４所示：
迎风面积：Ｓ
Ｓ＝ φ×（ｈ１＋ｈ２）风力：Ｆ风Ｆ风＝Ｋ·ｆ·Ｓ４．２地基受力计算：
产品·技术
Product & Technology
筒仓的受力分析及静力学计算
Statics’Calculation and Force Analysis of Silo
■长沙中联重工科技发展股份有限公司刁勍凌／ＤＩＡＯＱｉｎｇＬｉｎｇ袁建新ＹＵＡＮＪｉａｎＸｉｎ
随着我国经济建设的高速发展，国家在很多地区禁止现场搅拌混凝土，城市预拌商品混凝土因此得到高速发展，混凝土搅拌站受到用户欢迎。筒仓作为混凝土搅拌站的重要薄壳结构，其受力非常复杂，本文对此类大型筒仓仅进行静力学分析。此类钢筒仓的容量一般为几百吨，本文以某工地的筒仓为例进行分析。
１筒仓的结构尺寸见图１图１
６７３６
Ｄ３４ｄ＝３００
２１２０ × ２１２０
ｈ２
ｈ１
ｈ
２已知参数
仓体材料：Ｑ２３５Ｂ许用应力［σ］＝１７０００Ｎ／ｃｍ２筒仓自重：Ｗ自筒仓容重：Ｗ容
３筒仓结构强度计算
由于筒仓柱体和锥体连接处用槽钢作环箍，可视作固支连接。因此，连接处既存在薄膜应力，又存在局部弯矩和剪力，其应力最大，强度

筒体封头开孔接管计算公式经典版

筒体封头开孔接管计算公式经典版筒体封头开孔接管计算公式是广泛应用于压力容器设计和制造中的重要方法。

根据力学原理和压力容器的几何形状，这个公式可以方便地计算出开孔后的圆筒体和封头的受力情况，从而保证压力容器的安全可靠运行。

以下是筒体、封头开孔接管计算公式的经典版：1.筒体开孔接管计算公式：筒体开孔接管一般指的是筒体上的法兰接管，通过法兰将管道与筒体连接起来。

在计算过程中需要考虑到筒体、法兰和管道之间的受力情况以及压力的作用力。

强度计算公式：σ=Pd/(2t)+2(S-E)/3其中，σ为筒体截面上的应力，P为压力，d为内径，t为筒体的壁厚，S为材料的抗拉强度，E为材料的弹性模量。

2.封头开孔接管计算公式：封头开孔接管主要应用于封头（如圆形封头、椭圆封头等）上的接管设计。

在计算过程中，需要考虑到接管的受力情况以及压力的作用力。

强度计算公式：σ=Pd/(2t)+(3S-4E)/6其中，σ为封头内径的应力，P为压力，d为内径，t为封头的壁厚，S为材料的抗拉强度，E为材料的弹性模量。

这些公式是根据力学原理和压力容器的几何形状综合应用而来的，适用于一般情况下的压力容器设计和制造。

但是需要注意的是，在具体的计算过程中，还需要考虑到一些特殊情况，例如材料的应力松弛、温度的变化等因素，以确保压力容器的安全设计。

总结起来，筒体、封头开孔接管计算公式经典版是基于力学原理和压力容器几何形状的计算方法。

在设计和制造压力容器的过程中，通过应用这些公式，可以得出开孔接管后筒体和封头的受力情况，从而保证压力容器的安全运行。

但是，在具体计算过程中还需要考虑到一些特殊情况，以确保设计的准确性和可靠性。

基于ANSYS的筒体接管疲劳分析

ＰＲＩＮＴＮＥＡＲＩＬＩＺＥＤＳＴＲＥＳＳＴＨＲＯＵＧＨＡ
ＳＥＣＴ１Ｎ０ＤＥＦＩＥＤＮＢＹＰＡＴＨ＝ＡＡＤＳＳ＝０Ｙ
１）有限单元选择采用ＡＮＳ软件中的２结ＹＳ０点三维实体单元（ｏｉ４），Ｓｌ５划分网格得有限元模ｄ
１３有限元分析模型．
根据简体接管的结构特性和承载特性，取１４／
简体接管构建有限元分析模型如图１示。所
容器结构的简体接管结构进行疲劳分析。
１疲劳分析设计
设计条件：设计温度为常温，内压波动０２５ａ载荷每小时波动２，年平均工作－．ＭＰ，次
：Ｐｌ＝ＯＳＮＥＡＲＩＴ１ＬＩＺＥＤＴＲＥＳＳＬＩＴＩＳＳＮＧ
ＩＳＩＥ０ＤＥ＝３５ＯＵＴＳＩＮＤＮ２７ＤＥＯＤＥ：ｌ００Ｎ３
ＬｏＡＤＳＴＥＰ
ＴＩＥ：１００Ｍ．００
１ＳＵＢＳＴＥＰ＝Ｉ
ｔ＝２６
接管壁厚，ｍｍ

Ｐ２＝０
最低工作压力，ＭＰａ
图２网格划分
收稿日期：２１－４１０００－２基金项目：２０年广西教育厅科研项目（０９３６０９２０１ＭＳ３）１作者简介：谢业东（９６一１６），男，广西邕宁人，副教授，硕士，研究方向为压力容器设计与制造。
型如图２所示。
２）位移边界条件在图２示坐标系中，简体所

筒中筒结构的力学分析和设计

３结束语
筒中简结构因其良好的水平抗侧能力、整体工作性能和
抗震性能，内外筒之间有广阔的无柱空间，是一种有巨大的
发展前途的结构体系。该结构内力分析非常复杂，本文提出
的剪力滞后现象、影响因素和处理措施，在筒中筒结构设计
时应要特别注意。
．
参考文献
［１］戴嘉川，郭子雄．对高层建筑结构设计的几点体会［Ｊ］．福建建筑，１９９９（４）：２０—２２．
｛△。｝＝［８，］｛Ｐ。｝
（２）
｛△，｝＝［６ｆ］｛Ｐ，｝
（３）
其中内筒一般为薄壁杆，其柔度系数可按悬臂梁弯曲的
简单理论运用图乘法确定；而对外框筒的柔度系数，可将框
筒展成平面框架的方法计算，或是按等效连续体法来确定。
再由基本假设（１）知，处于同一高度上的水平面上各点的水
平位移相等，得：
△。＝△，
（４）
此时腹板框架与一般框架类似一端受拉一端受角柱受力最大并产生拉伸或压缩造成相邻柱承受拉压力和发生轴向拉伸或压缩变形又使第二跨裙梁受弯引起相邻柱的轴力和拉压变形如此传递使翼缘框架各柱承受拉力或压力由于翼缘框架各柱和裙梁内力是由角柱传来除角柱双向受力外其余柱和裙梁的内力和变形都在翼缘框架平面腹板框架的内力和变形也在它的平面内这就使框筒在水平荷载作用下内力分布形成筒的空间特性具有强大的整体抗弯能力可以承担水平荷载作用下引起的大部分倾覆弯矩可以弥补实腹筒抗弯能力弱的缺点形为主而框筒剪切变形成分较大二者通过楼板协同工作共同抵抗水平荷载和变形使结构的内力和层间变形沿高度变得更加均匀
雾‘主呼覆‘等。绪‘构‘篱
筒中筒结构的力学分析和设计
彭伟文，王全凤，陈绪军
（福建省泉州市华侨大学土木工程学院，福建泉州３６２０２１）
【摘要】筒中筒结构是高层建筑中的一种高效结构体系，其空间受力情况非常复杂，有必要通过掌握结构体系的工作机理，特别是掌握一个很重要的概念——剪力滞后现象及其影响因素，以便设计时采用合理的结构布置。根据不同假设，从等效、变形协调以及能量等角度推导出几种不同的计算方法，从而对工程实际

筒体结构设计与工程应用

筒体结构设计与工程应用设计是筒体结构工程应用中最重要的部分之一。

筒体结构设计需要考虑结构性能、力学性能、材料性能和环境影响等多个方面。

本文将介绍筒体结构设计中需要考虑的各个问题，并探讨筒体结构工程应用的实践经验。

一、筒体结构设计的考虑因素1. 结构性能筒体结构的结构性能是关键因素之一，它涉及到结构的强度、刚度、稳定性等问题。

结构性能的好坏直接影响到结构在工程应用中的可靠性和安全性。

2. 力学性能筒体结构需要承受复杂的力学作用，如内部和外部压力、水平荷载、温度和湿度变化等。

因此，在筒体结构设计过程中需要考虑各种力学因素的影响，并进行研究和分析。

3. 材料性能筒体结构的材料性能是其性能的核心，对结构的强度和稳定性有着直接的影响。

材料的力学性能、物理性能、耐腐蚀性等方面需要进行综合考虑，以保证筒体结构在工程应用中的正常使用。

4. 环境影响筒体结构在工程应用中还需要面对各种环境因素的影响，如湿度、温度、地震等。

因此，在筒体结构设计过程中，需要考虑环境因素的影响，采取相应的措施以提高筒体结构的可靠性和安全性。

二、筒体结构工程应用的实践经验1. 筒体结构材料的选取筒体结构材料的选取应根据实际需要和工程要求进行选择。

一般来说，筒体结构材料应具有较好的力学性能和物理性能，同时需要考虑工程造价的问题，以尽可能减少成本。

2. 结构设计方案的确定筒体结构的设计方案需要根据实际情况进行确定。

设计方案应考虑结构的强度、稳定性和可靠性等问题，采用合适的设计方法和分析工具进行研究和验证。

3. 工程施工和质量控制筒体结构的施工是保证工程质量和安全性的关键环节。

工程施工需要严格按照设计方案和施工规范进行，严格控制工程质量和安全问题。

4. 结构检测和维护筒体结构在工程应用中需要经常进行检测和维护，以确保结构的正常使用和延长其使用寿命。

检测和维护应根据结构的实际情况和使用要求进行，及时发现和解决问题。

三、结论筒体结构设计和工程应用是非常重要的工作，需要充分考虑各种因素，合理确定设计方案，并通过施工和检测等工作保证工程质量和安全性。

WRC107,WRC297,EN13445的比较

WRC107，WRC297，EN13445在筒体上局部应力计算的比较:1.力学模型和适用范围：WRC107：- 筒体上的实心圆柱体、矩形附件和方形附件受外加机械载荷- 球壳上的接管、实心圆柱体和方形附件受外加机械载荷- 筒体与圆柱体连接结构的适用直径比d/D ≤0.5- 球壳与接管连接结构的适用直径比d/D ≤0.375注：准确的说不是0.5而是0.496，见WRC107公报。

这个还有筒体直径和璧厚比值的限制：璧厚和球形封头中径的比值≤236；璧厚和筒体中径的比值≤230。

但不知道什么原因软件按中都用的是0.5，或者是我看标准不够认真看错了。

HG20583上球壳与接管连接结构的适用直径比d/D ≤0.5，也应该是0.496而不是0.375见WRC107公报，或许我看错了WRC297：- 筒体上接管受到外加机械载荷- 接管与筒体的直径比d/D ≤0.5EN13445中局部应力计算方法，其适用范围：球壳与接管连接结构: 0.001 ≤de /R ≤0.1筒体与接管连接结构: 1) 0.001 ≤de /D ≤0.12.壳体上薄膜应力的比较：WRC107方法：薄壁管结构或接管壁厚与筒体壁厚相当时，膜应力计算结果偏小；仅当接管壁厚大于筒体壁厚时，计算结果才偏安全WRC297方法：不能得到确定的结论，但得到的膜应力或接近，或大于有限元方法的结果EN13445 方法：将有限元方法得到的膜应力除以1.5倍许用应力后与EN13445方法得到的载荷比相比，EN13445方法的结果其安全裕量总是大于有限元方法的结果3.壳体上表面应力：WRC107方法：薄壁管结构，该方法的计算结果偏小；当接管壁厚与筒体壁厚相当或接管壁厚大于筒体壁厚时：在弯矩作用下，计算结果偏安全。

在轴向力作用下，计算结果也偏小。

WRC297方法：该方法的计算结果在绝大多数情况下大于有限元方法的结果EN13445 方法：该方法的结果总是大于有限元方法的结果；在弯矩作用工况下，该方法与有限元方法的结果之比有可能大于2.04.管子上的膜应力WRC107方法：该方法没有给出管子上的应力WRC297方法：该方法的计算结果在绝大多数情况下小于有限元方法的结果EN13445 方法：该方法的结果实际上是接管在弯矩作用下一般部位上的轴向弯曲应力（在圆周上的任意点处，应力沿壁厚方向是均布的）：[ 4（Mx^2+My^2）^0.5]+Fz/πde该结果没有考虑结构不连续产生的边缘应力5.管子上的表面应力WRC107方法：该方法没有给出管子上的应力WRC297方法：除非接管壁厚比壳体壁厚大很多，该方法的计算结果在绝大多数情况下总是大于有限元方法的结果EN13445 方法：该方法没有给出（严格意义上的）管子上的表面应力结论：对于薄壁管结构，起控制作用的是接管上的表面应力。