第9卷第期 化工设备与管道 Vol.9 No. 01年6月 PROCESS EQUIPMENT PIPING Jun.01 综述 GB150一2011中圆筒开孔补强设计的分析法 薛明德1，黄克智，李世玉2，朱国栋2，向志海1，徐锋3 (1.清华大学工程力学系，北京10008：.中国石化工程建设公司，北京100101： .中国特种设备检测研究院，北京10001) 摘要：GB150—011版设计篇第6.6节圆筒径向接管开孔补强设计的分析法是在该版国家标准中新加入的内 容，它将开孔补强设计的适用范围扩大至开孔率达0.9，是根据我国自主研发的薄壳理论解得到的应力分析方法. 文中简要阐述了其理论基础与设计准则，所采用设计准则的依据，并给出了与其他设计方法的比较. 关键词：压力容器；GB150;圆柱壳；开孔补强；设计规范；分析法 中图分类号：TQ050.:TH1 文献标识码：A 文章编号：1009-81(01)0 -0001-011 图1所示圆柱壳开孔接管结构在内压（可能还 pr:2 有力与力矩等支管载荷)作用下，由于主壳和支管 6-270 0=180° 连接处结构几何不连续，在相贯区域会产生很高的 Te) 应力集中，往往成为各种灾害性事故的原发部位， R 在应力分析基础上寻找合理的设计方法对压力容器 的安全运行是非常重要的.目前在各国压力容器规 范和我国此前各版的国家标准GB150一1989、1998 《钢制压力容器》中，普遍采用基于经验设计的“等 面积补强法”；在欧盟标准中，采用“压力面积法”. 这些方法的基本思想是将被孔削弱的面积补在孔周 围，给出所需补强面积，无法准确反映孔附近的应 图1受内压的圆柱壳开孔接管结构 力集中；只适用于容器受内压工况且限制较小的开 孔率.在新版的我国国家标准GB150一011《压力 ()该方法所得到的内压作用下圆柱壳中的应 容器》设计篇中，增加了一节6.6节：“圆筒径向接 力，便于进一步与支管外载荷引起的应力相叠加，形 管开孔补强设计的分析法”.6.6节包括已知结构 成一整套工程设计方法. 尺寸求应力集中系数校核强度和根据已知设计条件 圆柱壳开孔接管的应力分析在压力容器设计中是 求开孔补强尺寸的两种方法.与上述各种经验方法 一个普遍而重要的问题，有必要在应力分析的基础上 相比，6.6节具有以下技术进展： 为工程师提供一种既便于应用、适用范围广，又具 (1)该方法的理论基础是清华大学研究组 有必要精度的设计方法.基于该问题普遍性与参数 在全国锅炉压力容器标准化技术委员会支持下，经 过0多年研究而提出的、适用于圆柱壳大开孔接管 收稿日期：01-05-09 的薄壳理论解，解的结果得到了前人许多实验结果以 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划课题：“关键技术标准推 进工程”——“特种设备标准体系研究及关键技术标 及精细网格三维有限元解的验证，并为国际同行所认 准研制”中的子课题“大开孔设计计算方法研究”（编 可与赞赏. 号：006BAK0A0-0-0 ). ()大大扩展了圆柱壳开孔补强设计方法的适 作者简介：薛明德(190一)，女，江苏无锡人，清华大学教授， 用范围，可适用于p=d/D≤0.9且=d/(D8)≤1. 博士生导师.研究领域为弹塑性、板壳、热结构、复 图给出与6.6节分析法与传统的等面积补强法适用 合材料结构分析等.在用弹塑性、板壳力学解决工程 问题方面取得重要的应用基础性成果. 范围的比较. 黄克智系清华大学教授、中国科学院院士《学部委员)， 化工设备与管道 第9卷第期 多样性的特点，为得到壳中应力与各种结构参数...
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