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Nozzle Pro计算结果偏小???!!!——位移约束影响验证

时间:2021-08-09 来源:欧标美标压力容器设计 浏览:

我上周写了Nozzle Pro的小文章,孙总这周就抽时间做个简单多对比。

使用Nozzle Pro的同事普遍有个感受,Nozzle Pro算的应力偏小,校核比较容易通过,通过对Nozzle Pro应力云图的观察,笔者认为Nozzle Pro在接管端部和筒体端部加入了环向约束,它可以使接管端部和筒体端部在径向保持圆形,径向和轴向可以发生变形。接管端部环向约束主要是用来模拟管法兰的作用,而筒体端部环向约束主要是模拟筒体端部刚性原件的作用,比如管板。对标到ANSYS里面应该是接管和筒体中面端部的环向上加环向约束,内环向线或者外环向线应该也可以,因为Nozzle Pro采用的是壳单元嘛。
由于Nozzle Pro的接管端部有环向约束,在Nozzle Pro中随着接管长度的增加,应力数值是在增加的,而不是不变或者减小。当接管长度增加到一定程度,应力数值几乎不再变化。这里给出接管外伸长度300mm,1000mm和2000mm的应力计算结果,可以感受一下代替长度变化1700mm带来的40%左右的差距。
尽管Nozzle Pro的筒体端部有环向约束,在Nozzle Pro中随着筒体长度的增加(筒体长度不能过短,如2倍接管外径以上),对应力数值影响不大。
国内专家也是有建议考虑法兰对接管与筒体连接处应力的影响,其中就有不建法兰加约束的方法,Nozzle Pro长期应用也能验证这种做法的合理性与可行性。
1. 计算参数
首先,用SW6.0分析法进行计算,可以得到PL和PL+PB+Q,相关参数和结果如下。
**********开孔补强计算结果**********
管口N1 : 圆形筒体上开孔
计算方法: GB/T150-2011分析法
计算压力0.6 MPa
壳体材料S30403, 规格I.D.2000×16
接管材料S30403, 规格φ1400×18
S(Ⅱ)=199.32 许用值=264合格
S(Ⅳ)=302.17 许用值=312合格
接管外伸长度校核:实际长度1000 >= 最小长度158.75,合格
请注意开孔间距、材料屈强比、焊接坡口型式及检测要求等限制条件
合格(+3%)
2. Nozzle Pro中接管长度对应力数值的应先

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2-1压力载荷输入

 

图2-2 忽略焊脚尺寸,与分析法保持一致

 

图2-3 尺寸参数输入Nozzle Pro是外径为基准的

图2-4 接管长度2000mm时,PL,PL+PB+Q与分析法很接近的

图2-5 接管长度1000mm时

 

图2-6 接管长度1000mm时,PL,PL+PB+Q与分析法差距变大

图2-7接管长度300mm
图2-8 接管长度300mm时,PL,PL+PB+Q与分析法差40%左右
3. Nozzle Pro中开孔接管变形的观察
以下是变形图,可以发现Nozzle Pro在接管端部和筒体端部加入了环向约束的,端部在径向保持圆形。

 

图2-9 右视图可以发现接管端部平面沿接管轴向是有变形的

 

图2-10 俯视图可以发现接管端部平面沿接管径向圆形
而接管与筒体相贯线变形明显

 

图2-11 前视图可以发现筒体端部平面在筒体径向保持圆形

 

图2-12 右视图可以发现筒体端部平面沿筒体轴向有变形的

 

图2-13 俯视图可以发现筒体端部平面沿筒体轴向有变形的

图2-14 等视图筒体端部平面整体上变形不大,临近的地方都凹凸了,它都没变形,没有加约束是不大可能的

 

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