魏宏宇

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司 重慶 400037

20世紀(jì)以來，容器接管部位問題是壓力容器和力學(xué)研究的重要課題之一，隨著有限元方法研究的發(fā)展，國內(nèi)外許多科學(xué)家將找到工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)公式。作為一個(gè)復(fù)雜的問題，要想找到一個(gè)好的平衡的解決方法，我們還需要深入探討。本利用合適的軟件對連接器的電壓進(jìn)行分析，建議采用最小環(huán)模型來評價(jià)耐壓強(qiáng)度的可靠性，通過比較在同一領(lǐng)域中，如增加壁厚和強(qiáng)度等不同的開度系數(shù)，來評價(jià)連接器耐壓強(qiáng)度的可靠度，壓力容器是常見的工業(yè)設(shè)備，其安全性問題一直受到重視。材料屬性、加工公差、警戒條件和負(fù)荷等工程結(jié)構(gòu)有很多不確定因素。假設(shè)變量為決定數(shù)，無視各變量不確定性的影響，可靠性分析法是結(jié)構(gòu)中的綜合考慮各種參數(shù)的實(shí)際分散性，比一般的設(shè)計(jì)處理更接近真實(shí)性，已經(jīng)有很多學(xué)者對化學(xué)設(shè)備的可靠性計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的研究[1]。

1 國外關(guān)于壓力容器接管部位可靠性的研究現(xiàn)狀

在我國的相關(guān)文件中，以及美國標(biāo)準(zhǔn)局制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，包括其他一些國家的標(biāo)準(zhǔn)中，都對可靠性進(jìn)行了評價(jià)，在建筑結(jié)構(gòu)中采用可靠性指標(biāo)，并根據(jù)各種材料和標(biāo)準(zhǔn)提出了各種安全指標(biāo)。然而，目前在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中，可靠性和安全性指標(biāo)也需要根據(jù)荷載特性和設(shè)計(jì)條件來確定，即對于不同的容器，其可靠性和安全性指標(biāo)的確定需要根據(jù)不同的荷載特性和設(shè)計(jì)條件來確定。應(yīng)根據(jù)以下部件的故障模式和后果選擇不同的可靠性值：壓力極限狀態(tài)方程足夠清晰，可適當(dāng)降低可靠性和安全性指標(biāo)，以更好地應(yīng)用。

2 開孔接管強(qiáng)度對于壓力容器可靠性的重要意義

近年來，隨著有限元方法研究的深入，國內(nèi)許多科學(xué)家致力于研究有限元解與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)公式，并將其應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中，然而，架構(gòu)是韋爾迪這個(gè)問題的復(fù)雜性與各個(gè)方面，包括材料的使用取決于壓力容器接管的位置、韌性等諸多因素，專家研究人員也需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間來研究并尋找廣泛的應(yīng)用和可靠的方法。所以不難看出，目前我們還沒有可用的可靠性方法來充分評估壓力容器開口度的研究，壓力容器噴嘴抗拉強(qiáng)度的可靠性是使用最薄弱環(huán)節(jié)模型進(jìn)行評估的，比較了不同開孔率下墻體鋼筋和面層鋼筋的均勻厚度，分析了不同方法下的設(shè)計(jì)安全系數(shù)和安全指標(biāo)值。

3 壓力容器接管部位的主要設(shè)計(jì)方法

3.1 常規(guī)設(shè)計(jì)方法

規(guī)定等面積的鋼筋應(yīng)符合“鋼筋的有效金屬面積應(yīng)鉆孔大于或大于弱化金屬面積”的原則。因此，在壓力容器上打洞后，不需要另外的鋼筋，或者不需要鋼筋，就可以進(jìn)行均勻的表面處理。

3.2 分析設(shè)計(jì)方法

假設(shè)結(jié)構(gòu)所用材料是理想的碳塑性材料，在特定載荷作用下，結(jié)構(gòu)進(jìn)入局部或整體屈服后，材料變形可達(dá)到無限大，結(jié)構(gòu)也可達(dá)到材料能達(dá)到的極限值。因此，狀態(tài)是塑性效應(yīng)的極限狀態(tài)，應(yīng)力強(qiáng)度可以根據(jù)極限分析、穩(wěn)定性分析等進(jìn)行分析[2]。

3.3 可靠性設(shè)計(jì)方法

目前結(jié)構(gòu)可靠度分析的算法很多，如響應(yīng)面法、隨機(jī)有限元法等等都可以逐步計(jì)算出最合適的可靠性和安全性指標(biāo)。

4 從應(yīng)力分類來分析壓力容器的可靠性

4.1 一次應(yīng)力的影響

該應(yīng)力可以平衡容器壓力部件由于外部的機(jī)械負(fù)荷而直接產(chǎn)生的法線應(yīng)力或剪切應(yīng)力，它具有自我限制性，可以控制一次應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)在一次負(fù)荷下的整體靜強(qiáng)度。

4.2 二次應(yīng)力的影響

二次應(yīng)力具有滿足結(jié)構(gòu)自身外部應(yīng)力和變形特性連續(xù)要求的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，可以解決結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，通過控制二次應(yīng)力可以避免相鄰構(gòu)件的破壞，調(diào)整模具時(shí)材料塑性變形過大的問題，會(huì)會(huì)有更多的疲勞損傷。

4.3 峰值應(yīng)力

峰值應(yīng)力是在局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)或局部熱的影響下，增加了一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的張力，它有自己的局限性和局部性，可以用來解決疲勞強(qiáng)度問題，峰值電壓可以控制到確保在頻繁受力的情況下，結(jié)構(gòu)的局部高壓區(qū)域沒有裂紋、增殖甚至斷裂的問題。應(yīng)力的主要特點(diǎn)是自我控制，無限制的電壓屬于第一次應(yīng)力，滿足商定的制動(dòng)橋表面變形狀態(tài)連續(xù)性要求通常在關(guān)閉角發(fā)生的峰值電壓。

5 壓力容器設(shè)計(jì)在生活中的應(yīng)用

我們?nèi)粘Ｉ钪械囊磺谐Ｒ娊Y(jié)構(gòu)，都有自己的設(shè)計(jì)，并采用了一定的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)，用“最弱鏈模型”可以評估噴嘴的電壓強(qiáng)度是否滿足預(yù)期要求。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在壓力容器噴嘴中應(yīng)加入鋼筋，當(dāng)鋼筋環(huán)較弱或使用加固筋較厚的墻壁時(shí)，殼體的開放度較大時(shí)，可提高可靠性安全標(biāo)準(zhǔn)，噴嘴加固可靠性明顯提高，加強(qiáng)環(huán)形加固的比信賴度更高。

6 結(jié)語

研究結(jié)果表明，不同的暴露系數(shù)可能各不相同，最適合加強(qiáng)管嘴的可靠性。加強(qiáng)壁厚的結(jié)果可能符合要求，在分析壓力貯器連接管的結(jié)構(gòu)和可靠性的基礎(chǔ)上，得出了以下結(jié)論，壓力貯器連接部分破損概率的定量對可靠性有著重要影響，所以可以表示根據(jù)分析結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用，將設(shè)計(jì)壓力貯器進(jìn)行連接。根據(jù)設(shè)計(jì)和可靠性分析結(jié)果的比較結(jié)果，結(jié)構(gòu)的可靠性優(yōu)勢并不是在管壁厚度增加后的分析結(jié)果高，而是在設(shè)計(jì)中，可以量化壓力存儲部分管可能受到的傷害[3]。