压力容器筒体斜接管循环塑性分析
在化学工业和核工业中，大量存在着管子与压力容器筒体与封头、管子与管子之间的斜接结构。在生产运行过程中，除承受内部流体压力载荷外，由于地震、流体压力的波动、流体温度的变化、安全阀的启闭等原因，斜接管结构还经常承受循环载荷的作用，发生塑性应变的积累即棘轮效应，这是工程设计中需要考虑的一个重要问题。无限制的棘轮应变将导致设备的塑性垮塌或是破裂。
利用自行设计的圆筒斜接管面内弯曲加载装置，采用电阻应变法，在多轴疲劳试验机上对循环弯曲载荷作用下的20 [＃]钢内压圆筒斜接管结构进行了棘轮效应试验，发现斜接管结构的锐角区存在棘轮应变，且主要发生在第一主应变方向即指向焊缝的方向。根据棘轮应变速率随着载荷的增大而增大的性质，采用阶梯加载的方法近似地获得了各考察点的棘轮边界。选取五种典型的循环塑性模型，借助ANSYS软件的二次开发对面内循环弯矩作用下内压斜接管结构的棘轮效应进行数值模拟。发现Ohno-Wang 模型及基于Ohno-Wang 模型的改进模型对棘轮应变的预测较为准确。利用MJS(Modifed Jiang-Sehitoglu)模型对斜接管结构的棘轮效应进行了详细的有限元分析。发现棘轮应变主要集中在结构的锐角侧积累，并且沿接管和筒体的轴向迅速减小。最大棘轮应变点的棘轮应变沿多个方向发生，第一主应变方向位于结构纵向对称面内。为了全面的反应结构棘轮应变，可用等效塑性应变进行描述。
采用MJS 模型按等效塑性应变增量控制法得到了与试验结果基本吻合的各考察点的棘轮边界，并根据最大棘轮应变点的数据确定了结构的棘轮边界，可用于该结构的塑形安定性评价。
压力容器;筒体斜接管;压力载荷;循环载荷;塑性变形
河北工业大学
硕士
化工过程机械
高炳军
2010
中文
TH49;O344.1
50
2011-03-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）