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随着装置大型化和生产工艺的要求,双开孔圆柱壳已广泛应用于压力容器和管道。由于开孔直径愈来愈大,接管工况条件愈来愈苛刻,开孔区应力分布变得更加复杂。对双开孔圆柱壳应力分布规律、开孔间距大小进行详细的研究具有重要的工程意义,研究成果也能对现有标准进行一定的补充和完善。 本文采用有限元分析法对内压和弯矩载荷作用下的双开孔圆柱壳应力分布规律进行了详细的研究,基于弹性应力法和极限载荷法对结构进行了强度评价,得出了不同评价准则下开孔间距大小。本文主要研究工作和结果如下: (1)内压作用下,轴向双开孔和环向双开孔圆柱壳,结构最大应力集中均出现在开孔轴肩。轴向双开孔孔桥薄膜应力强度由开孔两端向孔桥中心递减,呈U型;环向双开孔孔桥薄膜应力强度由开孔两端向孔桥中心递增,呈倒U型;轴向孔桥应力集中水平比环向孔桥应力集中水平要高。 (2)内压作用下,轴向双开孔圆柱壳开孔间距L≤2.0Lo时,结构满足弹性应力强度评定要求;环向双开孔圆柱壳,开孔间距大小不影响结构弹性应力强度评定;轴向和环向双开孔圆柱壳,基于极限载荷法的应力强度评定都能满足要求。 (3)同一性质载荷组合下,基于弹性应力分析,结构最大应力集中出现的位置基本一致。基于弹性计算方法的应力强度评价主要以限定局部薄膜应力强度来确定弯矩系数;基于极限载荷计算方法的应力强度评价主要以限定一次加二次应力强度来确定弯矩系数。 (4)弯矩方向和λ值大小影响双开孔圆柱壳承受弯矩的能力。组合载荷作用下的轴向双开孔圆柱壳,基于弹性计算方法和极限载荷计算方法的应力强度评价,结构承受的面内异向弯矩大于面内同向弯矩;结构承受的面外异向弯矩大于面外同向弯矩。 (5)组合载荷作用下的环向双开孔圆柱壳,基于弹性计算的应力强度评价,结构承受的面内异向弯矩大于面内同向弯矩;基于极限载荷计算的应力强度评价,结构承受的面内同向弯矩大于面内异向弯矩。基于弹性计算的应力强度评价,结构承受的面外同向弯矩大于面外异向弯矩;基于极限载荷计算的应力强度评价,结构承受的面外异向弯矩大于面外同向弯矩。