半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)的塑性極限載荷分析.pdf

1、壓力容器是在國民經(jīng)濟中具有重要應用價值的設備，廣泛應用于石油化工、能源工業(yè)、科研與軍工等行業(yè)，其工作介質(zhì)一般具有高溫、高壓、腐蝕性強等特點，其設計制造的不合理易導致爆炸、燃燒、起火等危及人民生命、物質(zhì)財產(chǎn)安全及環(huán)境污染的事故。世界各國都對壓力容器的設計制造過程予以高度重視。
　　隨著有限元分析法和計算機技術的快速發(fā)展，針對壓力容器常規(guī)設計方法存在的盲目性和應力分類法存在的高成本與不確定性等問題，出現(xiàn)了以塑性分析為基礎的極限載荷分析

2、法。極限載荷分析與美國ASME標準中的彈塑性分析在分析思路上是一致的，只是極限載荷分析的數(shù)值模型對真實情況作了一定的簡化，彈塑性分析相對來說更加符合實際情況，但是它的計算分析成本也更高，最重要的是，目前各種材料考慮應變強化效應的真實應力—應變數(shù)據(jù)還很欠缺。所以現(xiàn)階段對極限載荷分析法（不考慮材料硬化效應）的廣泛應用是當務之急。
　　半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)是壓力容器行業(yè)中的典型結(jié)構(gòu)，將極限載荷分析法應用在其設計當中對推動壓力容器行業(yè)設計方

3、法的更新與進步具有重要意義。本文將采用大型非線性分析軟件ABAQUS對半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)采用有限元數(shù)值模擬技術研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對其在內(nèi)壓作用下的極限載荷的影響規(guī)律以及該結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的失效形式。主要結(jié)論如下:(1)球殼結(jié)構(gòu)與圓柱殼結(jié)構(gòu)在同樣條件下的承載能力是不同的，且球殼結(jié)構(gòu)的承載能力相對較大;(2)半球封頭圓柱殼結(jié)構(gòu)在極限載荷下有三種失效模式，一是球殼結(jié)構(gòu)的承載能力相對較大時，由筒體的膨脹變形而導致的結(jié)構(gòu)破壞;二是當圓柱筒體的承載能力較

4、大時，由球殼部分膨脹變形而導致結(jié)構(gòu)的破壞;三是當球殼與圓柱殼承載能力相當時，球殼與圓柱殼同時出現(xiàn)球殼的膨脹變形和圓柱筒體的軸向拉伸變形導致結(jié)構(gòu)的破壞。(3)該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)當中，殼體半徑是最主要因素，殼體厚度次之，殼體長度是次要因素;結(jié)構(gòu)的極限載荷隨著圓柱殼體半徑增加單調(diào)遞減;隨著圓柱殼體厚度增加單調(diào)遞增;隨著圓柱殼體長度增加變化不明顯。(4)設計了研究球殼與柱殼最佳厚度比（使兩者承載能力相當）的方案，找到最佳厚度比，并進行驗證，證明了