储罐开孔补强有限元分析

董平凡

（福建省石油化学工业设计院有限公司，福建 福州 350013)

摘 要：利用COMSOL软件，研究了工程项目中筒体矩形开孔补强与储罐排污孔开孔补强2种开孔补强案例。结果表明，筒体开矩形孔时宜对矩形开孔设计倒圆角，半径接近100mm并对开孔进行补强;罐底排污口宜和罐底保持>8mm距离且补强圈宜做成上圓下方的形状。

关键词：COMSOL软件;开孔补强;应力分析

根据工艺条件需要对容器进行开孔接管，但在开孔接管后，接管周边壳体结构连续性被破坏，壳体上开孔接管附近将形成很高的局部应力集中，使得容器在使用过程中产生较大安全隐患。为了解决开孔应力集中问题，工程上常通过补强圈补强、厚壁接管补强或整锻件补强等方式对容器的开孔接管处进行补强。补强圈由于结构简单、制造方便，常用于中低压容器的开孔补强，研究主要采用补强圈补强。开孔补强问题是压力容器设计环节中的重要一环，本文通过COM-SOL软件分析筒体矩形开孔补强与储罐排污孔开孔补强2种开孔补强案例,基于第四强度理论,通过Mises应力讨论不同开孔补强条件下缓解应力集中情况的设计方法，为工程设计中开孔补强提供参考。

1　矩形接管补强

1.1 筒体有限元模型建立

建立的筒体有限元模型如图1所示，筒体内径为2m,长度为2m,壁厚为14mm,材料采用Q345R。边界条件:以0.35MPa设计压力作为筒体内部边界载荷，筒体两端设置固定约束作为位移约束的边界条件。采用自由四面体网格对模型进行网格划分，如图2所示。

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