不等厚對接削邊斜度及直邊段
就《SW6法蘭計算中頸部小端厚度g0的爭議》(下稱“前文”)一文中的未盡之處作些補(bǔ)充。
一、前文“第一種情況”中倒數(shù)第三段有如下表述:
“計算表明,若f=1,即軸向彎曲應(yīng)力最大值σH位于錐頸大端,此時增加錐頸小端厚度,σH反而會變大。這可以從外載作用下的載荷分配原理來解釋,增加小端的厚度會增加錐段的剛度,其承載比例變大。(可參考文獻(xiàn)[4]的分析)”
劃線部分不準(zhǔn)確,應(yīng)為:
“計算表明,適當(dāng)增加小端厚度,有利于減小軸向彎曲應(yīng)力σH,但當(dāng)小端厚度超過一定值之后(仍小于大端厚度),σH不降反增。這可以從外載作用下的載荷分配原理來解釋,增加小端的厚度會增加錐段的剛度,其承載比例變大。(可參考文獻(xiàn)[4]的分析)”
計算發(fā)現(xiàn),結(jié)構(gòu)尺寸參照NB/T47023 DN600 PN2.5的S31603制法蘭,在小端厚度由標(biāo)準(zhǔn)中的16mm增加至21mm,σH是下降的,當(dāng)小端厚度大于21時σH反而開始增大。
二、前文“第三種情況”中的第四段:
“需要指出的是,標(biāo)準(zhǔn)中要求直邊段≥1.5δ0(見GB/T150.3圖7-1)并不是從強(qiáng)度出發(fā)。”
此句表述是不準(zhǔn)確的,應(yīng)為:
“標(biāo)準(zhǔn)中要求直邊段≥1.5δ0(見GB/T150.3圖7-1)并不是從法蘭強(qiáng)度計算出發(fā)。主要是為了避免形狀突變處的局部應(yīng)力最大值與焊縫疊加,并利于焊接及焊縫檢測等。”
長高頸法蘭直邊段的問題,可視為不等厚板對接時的直邊段問題。這點(diǎn)ASMEVIII-1及GB/T150都沒有提到,歐盟的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)EN 13345Unfired Pressure Vessels作了要求,在Part3 Design 的AnnexA Table A-1中的M3、M4要求l3>2e1,即直邊段大于較薄件厚度的兩倍。

有限元分析結(jié)果,可參考文獻(xiàn)[1]:潘勇琨.壓力容器標(biāo)準(zhǔn)對不等厚板材對接要求的分析.石油化工設(shè)備技術(shù),2007,28(5).
三、法蘭錐頸斜度及不等厚板對接削邊斜度不大于∠1:3,這個1:3主要與應(yīng)力集中系數(shù)有關(guān)。一手文獻(xiàn)年代久遠(yuǎn),還是美國的,難找,現(xiàn)在有個二手的,摘錄如下:
對于這種不等厚削邊結(jié)構(gòu),其應(yīng)力集中系數(shù)主要與斜度角α有關(guān)。應(yīng)力集中系數(shù)Kt=2tgα/[α+(sin2α)/2]。當(dāng)α=18 o時,Kt=1.07。也就是說,只要斜度小于1:3,則由此過渡而引起的應(yīng)力集中就不會超過7%,這在工程上已經(jīng)是比較理想的結(jié)果了,這也正是各種規(guī)范推薦1:3斜度的理論基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)[2]:唐玉江.壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題的探析.石油化工設(shè)計,2003,20(4).
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