不等厚连接结构的设计

原创 胡伟明  2020-04-08 20:56:00  阅读 64 次 评论 0 条
摘要:

原因刚度差是造成两个连接件之间变形不协调,引起边缘应力的根源。因而,设法减小两个连接件的刚度差,是降低边缘应力的有效手段。容器壳体的刚度与材料的弹性模量、曲率半径、厚度等因素有关。筒体不等厚直径和材料都相同的两段不等厚筒节连接在一起,在内压作用下,连接处附近会产生边缘应力。而且,筒节的厚度差距越大,边缘应力越大。为了降低边缘压力,应当把较厚筒节在一定范围内做成削薄的平缓过渡,见下图a,并且最好使两筒节的中面重合,见下图b。这样做的另一个好处是方便焊接。当较薄筒节的厚度不大于10mm,两筒节的厚度

原因

刚度差是造成两个连接件之间变形不协调,引起边缘应力的根源。因而,设法减小两个连接件的刚度差,是降低边缘应力的有效手段。容器壳体的刚度与材料的弹性模量、曲率半径、厚度等因素有关。

筒体不等厚

直径和材料都相同的两段不等厚筒节连接在一起,在内压作用下,连接处附近会产生边缘应力。而且,筒节的厚度差距越大,边缘应力越大。为了降低边缘压力,应当把较厚筒节在一定范围内做成削薄的平缓过渡,见下图a,并且最好使两筒节的中面重合,见下图b。这样做的另一个好处是方便焊接。

不等厚筒节的连接.png

当较薄筒节的厚度不大于10mm,两筒节的厚度差超过3mm时;和较薄筒节的厚度大于10mm,两筒节的厚度差大于较薄筒节厚度的30%,或超过5mm时,应当按照图中的要求单面或双面削薄较厚筒节的端部。也可以采用堆焊的方法,同样按1:3的斜度把较薄筒节的边缘加厚成斜面。

球壳不等厚

球壳的计算厚度仅仅是和它对接的简体的计算厚度的一半,如果两者之差达到一定值时,当然也要设计成平缓过渡。不过,为解决筒体与球壳间厚度差,进行平缓过渡设计时,只能采用通过局部加厚球壳的办法(在球壳边缘堆焊斜面或改用球冠封头);而不能采用削薄筒体端部的办法(下图)。

筒体与球壳的连接.png

因为削薄筒体端部,虽然可以使筒体与球壳间的壁厚过渡趋于缓和,从而减小它们之间因变形协调引起的二次应力,但是,由于筒体端部被削薄,会造成这一区域的环向局部薄膜应力超过许用值。


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