椭圆弧加圆弧型封头最小有效厚度计算公式论证
2021-07-21李业勤
石油化工设备 2021年4期
关键词:有限元
李业勤,刘 彬,张 阳
(1.宜兴市九洲封头锻造有限公司,江苏 宜兴 214212;2.中广核工程公司,广东 深圳 518000)
标准椭圆形封头(简称标椭封头)无法旋压成形,只能用力学性能较差的标准碟形封头(简称标碟封头)近似取代。标椭封头与筒体等强度,考虑成形减薄量,通常其投料厚度要比筒体名义厚度大。文献[1]提出的椭圆弧加圆弧型封头(简称新型封头)既可冲压成形,又可旋压成形,比标椭封头成形方便。新型封头的力学性能比标椭封头和标碟封头好,常可跟筒体等厚度投料。
文中运用无力矩理论分析新型封头、标椭封头以及标碟封头的内压稳定性,认为新型封头和标椭封头的稳定性比标碟封头好。同时采用有限元分析软件计算比较了3种封头转角处线弹性极限载荷以及封头弹塑性极限载荷,论证了新型封头最小有效厚度计算依据。
1 新型封头内表面经线形成[1-2]
新型封头内表面经线形成见图1。在平面直角坐标系xOy中,椭圆的中心位于原点O,椭圆的长半轴与短半轴分别位于x、y轴,椭圆的长半轴与短半轴之比为2。第一象限中的椭圆弧段与x轴、y轴的交点分别为B、A,取OB的中点 E作OB的垂线与椭圆弧BA相交于点F,作点F的法线交y轴于点M,以点M为圆心、FM为半径画圆弧FN与y轴相交于点N。椭圆弧BF和圆弧FN就构成了椭圆弧加圆弧型封头经线。
由图1明显看出,在x轴方向上,当0.25D(D为封头内直径)≤x≤0.5D时,新型封头经线与标椭封头经线一致,因此先比较标椭封头和标碟封头的内压稳定性,再比较新型封头和标椭封头的内压稳定性。……
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