Определение предельной пластической нагрузки в сферической оболочке с патрубком при комбинированном нагружении

Приведена прикладная методика упругопластического анализа и определения предельных пластических нагрузок для сферической оболочки с патрубком при комбинированном нагружении. Численный упругопластический анализ конструктивных соединений пересекающихся сферической и цилиндрической оболочек выполнен с использованием метода конечных элементов, теории оболочек и теории пластического течения. Для конечно-элементного анализа пересекающихся оболочек использованы модифицированная смешанная вариационная формулировка и двумерные четырехугольные элементы со специальной схемой независимой аппроксимации полей перемещений и деформаций в элементе. Прикладная методика реализована с применением разработанной специализированной вычислительной программы SAIS. Рассмотрен вариант комбинированного нагружения соединения внутренним давлением и изгибающим моментом при их пропорциональном возрастании. Для конкретной модели полусферической оболочки с патрубком получена обобщенная кривая предельных пластических нагрузок.

Литература

[1] The Boiler and Pressure Vessel Code. Sec. II and VIII, Division land 2.

[2] BSI. PD 5500:2006 Specification for Unfired Fusion Welded Pressure Vessels. Brit. St. Ins. BSI.PD5500:2006. London, 2006.

[3] Unfired Pressure Vessels. Part 3: Design. European Committee for Standardisation (CEN). EN13445. 2002.

[4] Скопинский В.Н. К проблеме определения предельной пластической нагрузки для пересекающихся оболочек // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2010. № 6. С. 18-21.

[5] Семененко А.Н. Несущая способность нагруженной внутренним давлением осесимметричной сферической оболочки, сопряженной с открытым цилиндрическим патрубком // Изв. вузов. Машиностроение. 1966. № 4. С. 27-34.

[6] Семененко А.Н. Несущая способность нагруженной внутренним давлением осесимметричной сферической оболочки, сопряженной с заглушенным цилиндрическим патрубком // Изв. вузов. Машиностроение. 1966. № 5. С. 31-37.

[7] Palusamy S., Lind N.C. Influence of external loads on pressure earring capability of outlet connections // Int. Engrg. Ind. 1973. No. 2. P. 113-120.

[8] Hsieh M.F., Moffat D.G., Mistry J. Nozzles in the knuckle region of a torispherical head: limit load interaction under combined pressure and piping loads // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2000. Vol. 77. No. 13. P. 807-815.

[9] Hsieh M.F., Moreton D.N., Mistry J., Moffat D.G. Limit loads for knuckle-encroaching nozzles in torispherical heads: experimental verification of finite element predictions // Journal of Strain Analysis. 2002. Vol. 37. No. 4. P. 313-326.

[10] Naruse T., Mackenzie D., Camilleri D. Gross plastic deformation of a hemi- spherical head with cylindrical nozzle: a comparative study // ASME 2007 Pressure Vessels and Piping Conference. San Antonio, Texas, USA. 2007. July 22-26. Vol. 3: Design and Analysis. P. 431-438.

[11] Gerdeen J.C. A critical evaluation of plastic behavior data and a unified definition of plastic loads for pressure components // WRC Bulletin. 1979. No. 254. P. 1-64.

[12] Muscat M., Mackenzie D., Hamilton R. A work criterion for plastic collapse// International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2003. Vol. 80. No. 1. P. 4958.

[13] Скопинский В.Н. Напряжения в пересекающихся оболочках. М.: АНО "Физматлит", 2008. 400 с.

[14] Скопинский В.Н., Берков Н.А., Вожова Н.В. Новый критерий определения предельной нагрузки в сосудах давления с патрубками // Машиностроение и инженерное образование. 2011. № 3. С. 50-57.

[15] Skopinsky V.N. and Berkov N.A. New Criterion for the Definition of Plastic Limit Load in Nozzle Connections of Pressure Vessels // J. Pressure Vessel Technol. 2013. Vol. 135. No. 2, 021206 (Mar 18, 2013) (6 pages) doi:10.1115/1.4007188.

[16] Ильюшин А.А. Пластичность. М.: ГИТТЛ, 1948. 376 с.

[17] Малинин Н.Н.Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.