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基于可靠性理论的压力容器开孔补强研究

姜雪  
【摘要】: 压力容器开孔以后,结构的连续性被破坏而成为容器的破坏源。因此,需要进行补强设计。常规的设计方法一般较为保守,容易造成材料的浪费,并且由于没有考虑压力容器的强度、应力及各几何参数的不确定性引起的误差而与实际情况不符,也不能保证绝对的安全。而可靠性设计方法不仅能够节省材料,还能够预先估算出设计对象的可靠程度。因此把可靠性设计方法引入压力容器的设计已成为发展趋势。 本文分析了国内外可靠性设计方法在压力容器开孔补强中的应用现状。重点研究了可靠性理论中的应力—强度分布干涉模型。利用现有的国家标准和常规设计方法,结合可靠性设计方法,对压力容器的开孔进行了补强设计。该设计方法假设所有随机变量均为正态分布,获得与一定可靠度对应的联结系数,基于此建立了可靠性设计的数学模型。通过计算实例证明,利用该模型计算出的补强厚度与常规设计方法相比,既节省材料,又定量地反映出压力容器补强的可靠程度。最后,应用有限元软件,分别对薄壁容器和厚壁容器开孔补强进行了模拟应力分析,验证了该补强模型的正确性;同时,也说明了可靠性方法无论在经济上还是功能上都能满足压力容器的设计需要。


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