超大型真空容器的强度分析和稳定性研究

• 作 者: 臧少锋
• 发表日期: 2009年01期
• 关键词: 真空容器 稳定性分析 非线性 轴向失稳 有限元法

真空容器是石油、化学工业中常见的设备。与承受内压的容器不同,真空容器往往发生的是稳定性破坏,而且对自身的几何缺陷非常敏感。本论文采用有限元法对某超大型真空容器进行稳定性分析,提出合理的加强措施,并就风载荷作用下塔体的局部失稳进行研究。首先,在静力强度分析时,考虑了4种载荷工况,涉及的载荷包括外压、自重、吊挂载荷、接管载荷、风载荷、地震载荷。通过计算,得到了各载荷工况作用下该真空容器上的应力分布,并基于JB4732—1995压力容器分析设计标准进行了强度校核,结果表明,所有强度准则均能满足。这说明,对于真空容器,强度不是控制因素。其次,对无加强圈和有加强圈的超大型真空容器进行了稳定性分析。结果发现,单纯增加壳体厚度既不能有效提高容器抗外压失稳能力,又会使设备制造成本明显提高;设置恰当的外加强圈,能有效提高容器抗外压失稳能力,同时又能减小设备重量,降低对材料的要求,从而显著降低设备制造成本。最后,本论文采用有限元法对风载荷作用下的塔体进行了轴向局部稳定分析,并研究了圆度的影响。结果表明,进行非线性稳定分析,可以比较精确地得到塔体轴向局部失稳形态和临界载荷大小;塔体圆度对失稳临界载荷影响较大,但对失稳轴向应力大小几乎没有影响;论文还给出了风载荷作用下塔体轴向局部失稳轴向应力计算公式。