矩形常压容器壁板高宽比对应力分布及壁板加强的影响.pdf

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第41卷第6期
油化
设备
ol. 41 No 6
2012年11月
PETRO CHEMICAL EQUIPMENT
文章编号:1000-7466(2012)06-0049-04
矩形常压容器壁板高宽比对应力
分布及壁板加强的影响
陈耀坤
(甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州730070)
摘要:对不同高宽比的矩形常压容器壁板进行有限元应力计算,结果表明,随着高宽比不断增大
最高应力区由壁板底部向两侧转移,顶部应力逐渐变小且成为壁板最低应力区域。壁板中间马鞍
形的较高应力区随高宽比的增大逐渐延仲至底部和两侧。壁板高宽比增大时,由于較高应力区下
移,因此可减少壁板中上端的加强筋板布置。
关键词:矩形常压容器;壁板;髙宽比;应力分布;分析计算
中图分类号:TH49
文献标志码
doi:10.3969/j.isa.1000-7466.2012.06.012
Effects of Height to Width Aspect Ratio of Rectangular Atmospheric Vessel
Wall Plate on Stress Distribution and Strengthen
CHEN Yao-kun
(Offshore Engineering Department, Lanpec Technology Limited, Ianzhou 730070, China
Abstract: Through finite element calculation to the different height to width aspect ratio of rec
tangular atmospheric vessel wall plate, the results showed that the highest stress area transfers
ronn
Le bottom to both sides of wall plate and the stress of the wall plate top became smaller and
became the lowest stress area with the height to width aspect ratio increasing. The saddle area o
higher stress gradually extended to the bottom and sides of wall plate with the height to width as
pect ratio increasing. Because higher stress area moves down on wall plate with the height to
width aspect ratio increasing, reinforcing ribs of the wall plate upper middle can be reduced.
Key words: rectangular atmospheric vessel; wall plate; height to width aspect ratio; stress di
tribution; analysis calculation
NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》式(1)~式(3)中,6。为壁板计算厚度,A为矩形板
给出了常压矩形容器壁板厚度及壁板最大挠度计算计算公式与图表中矩形边的一般符号,fmx为壁板
公式,并对大尺寸E型矩形容器壁板如何布置横竖最大挠度,6。。为有效厚度,H为容器高度,mm;p。
方向的加强筋做了详细阐述。在不设置加强筋的情为计算压力,[a]为设计温度下矩形板材料的许用
况下,计算公式如下
应力,MPa;E为设计温度下材料的弹性模量,
6=2.45A/c
(1)MPa;a和B分别为系数;p为储液密度,kg/mm3;g
为重力加速度,m/s2。
其中A取壁板宽L,B取壁板高H,a、β与高宽
其中
po=Pg
(3)比H/L相关
收稿日期:2012-06-02
作者简介:陈耀坤(1974-),男,甘肃靖远人,工程师,硕士,从事压力容器设计及计算工作。
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石油化工设备
2012年第41卷
但文献[1]并未就H/L对应力分布的影响进的壁板为研究对象,矩形常压容器结构形式见图
行深入研究。曹云等对箱形储罐侧板的应力分布与1。壁板的材料为Q345R,弹性模量E=2.09
加强进行了详细研究,杨作万等采用内拉筋方式10Pa,屈服强度o、=350MPa。通过改变壁板宽
对变形后的大体积矩形容器进行了修复,有关学度,从而改变壁板高宽比。矩形常压容器壁板具
者对箱形储罐受力做了大量分析1。但以上文体数据见表1。
献未深入研究矩形常压容器壁板高宽比对应力分布
及加强的影响,为此,笔者通过有限元计算分析,对
壁板
该问题进行了深入研究。
底板
1几何模型
取矩形常压容器高均为5m、厚度均为25mm
图1矩形常压容器结构形式
表1矩形常压容器壁板几何数据
壁板宽度/m20.0015.0012.5010.007.505.0
2.50
1.25
0.75
高宽比H/L
0,25
0,40
0.67
1.00
4.00
2有限元计算模型及结果
元,网格采用四边形网格,四边完全约束自由度,按
静水压力加载。
以图1中的壁板为基础,对不同高宽比的壁板
有限元计算得出的不同高宽比对应的壁板应力
建立有限元模型,单元采用四节点的 SHELI.63单分布云图见图2。
(a)L.=0.25
(b)H=0.33
(c)L=0.40
(d)L=0.50
e)L=0.67
(f)L=1.00
g)HL=2.00
(h)H/L_=4.00
(i)L=6.67
图2不同高宽比对应的壁板应力分布云图
由图2各应力分布云图可以看出,随着高宽比最小区域,该区逐渐向底部延伸。因此,对相同高度
的逐渐增大,壁板的最高应力区由底部向两侧转移,的壁板,随着壁板宽度的减小,可以考虑减少壁板中
并且壁板顶部的应力值逐渐减小,成为壁板应力值上位置水平布置的加强筋数量。随着高宽比的增