张建平 胡祥金 江西省检验检测认证总院特种设备检验检测研究院鹰潭检测分院

齿啮式快开压力容器具有快速启闭、卸料便利等特点（以下简称“容器”），适用于化工、食品、纺织等工业领域中直径较大场合，容器安全性能直接影响产线运行安全。在容器设计方面，需要完成整体安全性验证，通过建立有限元模型对结构应力展开分析，验证容器结构安全、可靠。因此应掌握容器应力评估方法，为容器设计提供科学指导。

一、齿啮式快开压力容器整体有限元应力分析

从结构组成上来看，容器包含卡箍、筒体、端部法兰、封头等多个部分，依靠法兰齿和封头齿的啮合实现结构连接。实际容器整体结构非轴对称类，但啮合齿沿轴向对称分布，受力和变形可看成是广义轴对称问题。通过整体建模对各工况下的容器结构应力分布状况展开分析，通过截取危险截面实现危险路径定义，确保获得的应力结果符合实际。相较于单元有限元分析，整体建模分析的内压加载状态和对称约束不变，但在啮合力作用下无须对封头设定竖直方向约束。啮合面间存在的摩擦接触可以在法向脱离，在切向出现相对滑移。尽管施加内部正压不会导致法向分离出现，但由于封头法兰和筒体法兰刚性不同，会出现变形量差异，使切向出现相对滑动。将齿间隙接触面当成是研究对象，由于位于法兰连接位置不会产生边缘应力。

通过定义接触问题，并进行边界条件加载，可以使容器齿间接触面发生相对滑动，使上、下法兰和卡箍、楔块等分别接触。……