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球形封頭與圓筒的連接結構
球形封頭的受力情況好,在相同直徑和壓力下所需厚度小,因而在較高設計壓力的石油化工設備中得到了廣泛應用。由旋轉薄殼理論公式可知在均勻內壓作用下,薄壁球殼的薄膜應力為相同直徑圓筒的一半,因而在容器設計中,球形封頭的設計所需厚度與圓筒所需厚度之差接近圓筒厚度的一半。由于壁厚相差較大,球形封頭與圓筒的連接不可能直接對接,它們之間的連接部位出現結構不連續,此處應力水平較高,因此連接結構的設計對設備安全性影響較大。
球形封頭與圓筒的連接結構進行詳細有限元分析研究,主要考察連接細節的應力分布情況。數值模擬使用有限元分析軟件ANSYS進行,根據連接結構及載荷的特點,對連接結構進行合理簡化。由于主要考察在均布內壓的情況下連接處的受力情況,因此可采用軸對稱單元進行有限元分析。球形封頭和筒體均采用PLANE183單元劃分。
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