手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
目前，幾乎在工業生產的所有領域，壓力容器被廣泛使用，然而其一旦發生事故，可能產生極其嚴重的后果。與此同時，壓力容器裂紋的產生，一直是壓力容器發生事故的一個重大隱患，故對壓力容器的安全評定及壽命預測具有重要的工程實際意義。本文基于合理使用原則，對含平行裂紋缺陷球罐進行裂紋的簡化評定，采用較為精確的方法計算球罐的疲勞壽命有限元分析，基于ANSYS軟件的高準確性，分析了平行裂紋間距對應力強度因子的影響，得出裂紋尖端應力強度因子隨著平行裂紋間距的變化規律。
研究一球形儲罐，其技術參數如表1，材料為07ＭｎＮｉＭｏＶＤＲ鋼，查閱相關資料確定其屈服強度σｓ為520MPa，彈性模量Ｅ為206ＧＰａ。
在球形儲罐內壁一側存在兩條互相平行的裂紋，其裂紋間距為4ｍｍ，規則化后的裂紋尺寸分別為ａ1＝5ｍｍ，ａ2＝4ｍｍ，ｃ1＝ｃ2＝4.5ｍｍ。兩條裂紋的間距滿足ＧＢ/Ｔ19624中對非共面裂紋處理的相關規定，可按照共面裂紋對其進行合并，得到合并后新的裂紋尺寸ａ＝5ｍｍ，ｃ＝11ｍｍ。
為保證對此平行裂紋的研究有意義，首先按照ＧＢ/Ｔ19624的相關規定對合并后的裂紋進行簡化評定，簡化評定結果如下圖1所示。
如圖可知評定結果為安全，表面裂紋是安全的，此壓力容器可以繼續使用。
基于ANSYS軟件的功能，為了更加精確的得出球罐薄膜應力Ｐｍ與彎曲應力Ｐｂ的值，本文利用ANSYS軟件來求取。在求取Ｐｍ與Ｐｂ的過程中，先求得球罐的應力分布云圖，如圖所示。之后定義分析路徑，將ＳＩＮＴ應力分解并將分解后的值在分析路徑上映射出來，再對各應力進行線性化處理，如圖所示。最后運行Ｌｉｓｔ Ｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ命令，得到二者的值，如圖所示。
由圖中可以看出Ｐｍ＝119.4MPa，Ｐｂ＝278.9MPa，根據ＧＢ/Ｔ19624中的相關規定，可以得知二次應力的取值為Ｑｍ＝0MPa，Ｑｂ＝0.3σｓ＝156MPa。總的應力計算公式為σ＝ＫｔＰｍ＋ＸｂＰｂ＋ＸｒＱ（1）由ＧＢ/Ｔ19624可以查得Ｋｔ＝1，Ｘｂ＝0.75，Ｘｒ＝0.6故可求得應力值σσ＝ＫｔＰｍ＋ＸｂＰｂ＋ＸｒＱ＝119.4＋0.75×278.9＋156×0.6＝422.2Mpa 2.2 δｃ的確定根據相關文獻得知07ＭｎＮｉＭｏＶＤＲ的沖擊功Ａｋｖ＝80Ｊ，故根據公式：Ｋ1ｃ＝9.35（Ａｋｖ）0.63（2）經過單位換算可求得Ｋ1ｃ＝4240.7MPa 槡ｍｍ再由公式δｃ＝4Ｋ1ｃ2πＥσｓ（3）求得δｃ＝0.21ｍｍ。
裂紋臨界尺寸可按以下公式計算αＮ＝δｃ2πｅｓ（ｅ/ｅｓ）2 （ｅ/ｅｓ≤1）（4）αＮ＝δｃπｅｓ（ｅ/ｅｓ＋1）2 （ｅ/ｅｓ＞1）（5）其中：ｅ＝σ/Ｅ，ｅｓ＝σｓ/Ｅ由前邊計算可知σ＝422.2MPa＜σｓ＝520MPa，故選擇（4）式進行計算，可求得αＮ＝20ｍｍ。
ΔＫ的計算：
對儲罐進行泄壓時，壓力將降為常壓，故壓力的波動比率為0.91。根據ＧＢ/Ｔ19624及相關文獻中的計算公式可求得：ΔＫ＝1142.4Ｎ/ｍｍ32。
專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.zhaojia007.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！