内外施焊接管焊接接头应力的有限元分析

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图 3 a 显 示 的是 外 部 施 焊 接 管 与 壳 体 连 接 部 位 ()
方 向的应 力 分布 情况 , 3 b 显示 的是 内部施 焊 接 图 ()
划 分模 型见 图 2 。在 进 行 加 载计 算 时 , 要 考 虑 的 主
管与 壳体 连 接 部 位 方 向 的 应 力 分 布 情 况 。从 图 中可 以看 出 , 力集 中的现 象非 常 明显 , 体 与接 管 应 壳 部 位 内 侧 应 力 为 正 , 侧 为 负 , 大 应 力 值 约 为 外 最 1OM a 由于 焊 缝 的 影 响使 焊 接 部 位 应 力 集 中 , O P 。 因此 除局 部不连 续 引起 个 别 峰 值应 力 外 , 部 施 焊 外 的焊接 结构 焊缝 外侧 应力 达 到约 一 0 P , 40M a 内侧应 力达 到约 3 0M a 内部施 焊 的焊 接结 构焊 缝外 侧应 0 P ; 力达 到 约 一30M a 内侧 应 力 达 到约 30M a 0 P , 0 P 。并
第3 0卷第 3期
21 0 0年 6月

西


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内外 施 焊 接 管 焊 接 接 头 应 力 的 有 限 元 分 析
李红 宝
( 山西 省化 工设 计 院 , 山西 太 原 00 2 ) 3 04
部 件 的组 装大 多采 用 焊接 的方 式 , 焊缝 的接 头形 式
接管与壳体焊接结构模型主要由接管、 壳体和
焊缝 3部 分组 成 。为 了消 除 边 界对 焊 缝 的影 响 , 在 建立 有 限元模 型时 , 壳体 和接 管 的 长度 远 大 于焊 缝
和坡 口形 式 的设计 直接 影 响到焊接 的质量 和容 器 的 安全 。在 接管与壳 体 焊 接 时 , 如果 满 足 内侧 清 根及 外部施 焊条 件 , 一般 采用外 部施 焊 ; 如果 是在 接管 伸 出设备 的长度较 小 , 外 部施 焊 时 焊接 易 碰 法 兰 的 在 条 件下 , 采 用 内部 施 焊 。本 文按 照 《 制 化 工 容 则 钢 器 结构设 计规定 》 H 25319 ) ( G 08 —98 中对 接管 与壳 体
间焊接接 头 的相 关 规定 , 于 相 同 的壳 体 壁厚 和 相 基 同的接管壁 厚 , 用 A ss 限元 分 析软 件 , 立 了 利 ny 有 建
尺 寸。根 据 《 制 化 工 容 器 结 构 设 计 规 定 》 钢 ( G 0 8 —9 8 , 了 使 计 算 应 力 具 有 可 比性 , H 2 5 3 19 ) 为 2种 焊接结 构均 取 壳 体 壁 厚 为 1 /, 管壁 厚 为 6 in 接 n
03 1Mn . ,6 R和 1r3的 密 度分 别 为 780k/ 和 Cl 5 gm 770k/ 弹性模 量分别 为 26G a和 27G a 7 gm , 0 P 1 P 。 选 择有 限元分 析类 型为结构 静态 分析 方法 。
因连接结 构 的连 续 性 被 破 坏 而 产 生 很 高 的局 部 应 力, 给容 器 的安全操 作带 来 隐 患 。压 力容 器 各受 压
程 师 , 从 事 压 力 容器 设 计 工 作 。 主要
处理 。选择三角形六红宝 , 内外 施 焊 接 管 焊 接 接 头 应 力 的 有 限 元 分 析
・ 3・ 5
行 网格 划 分 的时候 , 要 在 局 部 区 域 细 化 网 格 。本 需 分析 中 , 要在 焊缝 区域 对 网格 进行 细 化 。网格 需
收 稿 日期 :000 -7 2 1 -40
12 计 算模 型 的网格 划分和加 载 求解 .
根据 1 1的几 何 模 型和 对实 际问题 的简化 , . 接 管 与壳体 焊接 结构应 力计算 和分 析时按 轴对称 问题
作者简介 : 李红宝 , ,9 3年出生 ,97年毕业于太原理工大学 , 男 17 19 工
1 1 建 立有 限元模 型 .
( )外部 施焊 a
( )内部 施 焊 b
l 接管 ;一壳体 ;一焊缝 一 2 3
图 1 接 管 与 壳 体 焊 接 几 何 结构 图
基 于应 力 比较的需要 , 所研究 的接管和壳体 均选 用 同种材料… 1Mn 焊 材选 用 1 r 。取 泊松 比为 6 R, Cl 3
9m m。焊 接接 口的尺寸 根据 H 2 5 319 G 0 8 ~9 8相关 规
定 确定 。接管 与壳体 焊接结 构 图见图 1 。
内部施 焊 和外 部施 焊 焊 接接 头 的结构 模 型 , 出这 得 两 种焊 接形式 的应力 分布情 况 , 进行 比较 。 并
1 有 限元 模 型 的建 立 和 加 载 求 解
摘要 : 应用 A ss 限元应力分析软件 , ny 有 根据钢制化工容器结构设计规定 ( G 08 - 9 ) 分别建 H 2 5 31 8 , 9 立了内部施焊 和外部施焊的 内伸人式接管 与壳体问焊接接头的模 型, 分析了焊接接 头处应力分布 情况 , 并对焊接接头处 的应力进行了对 比。结果表 明 , 内部施 焊的整个 焊缝 X方向的应力 平均值 大于外部施焊焊缝 I 夕部施焊的整个焊缝 Y方 向应力 水平略大 于内部施焊 焊缝 ; 内部施焊焊 缝等
效应力的应力值小 , 但其高应力区域范围较大 。
关键词 : 焊接接头 ; 有限元 ; 接管; 应力
中图 分 类 号 :B 1 T 15 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :047 5 (0 0 0 - 5 -3 10 - 0 2 1 )3 0 20 0 0
引 言
在 容器 上开孔 以后 , 除削弱 器壁 的强度外 , 还会
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