拓展设计公式应用范围的精度比较法

为改进压力容器强度的设计方法,应用数理统计的假设检验理论,建立了拓展设计公式应用范围的精度比较法。基于52组钢制单层圆筒容器的实测爆破压力,比较了中径公式与Tresca公式的精度,根据精度不降低原理拓展了公式的应用范围。研究表明:(1)根据压力容器标准的应用实践,按设计压力分别确定设计公式的基准范围与拟拓展范围。(2)根据设计压力与实测爆破压力的关系,分别确定基准范围与拟拓展范围样本的爆破压力实测值。(3)显著度为0.05时,基准范围与拟拓展范围样本的实测爆破压力与设计公式计算值之比,分别是符合正态分布的随机变量。(4)中径公式在其拟拓展范围的精度与其基准范围的基本相同,Tresca公式在其拟拓展范围的精度高于其基准范围的。(5)将适用范围拓展到设计压力不超过100 MPa时,中径公式与Tresca公式的精度基本相同。

中径公式与特雷斯卡公式应用范围拓展的研究

为拓展承压容器爆破压力计算公式的应用范围,基于承压容器实测爆破压力与中径公式或特雷斯卡公式计算值之比是基本符合正态分布随机变量的研究,应用数理统计与概率论知识,建立了随机变量分布参数取值区间的优化方法,以及公式精度和稳定性的比较方法。研究表明:(1)当承压圆筒实测爆破压力不超过105.5MPa,位于91.0MPa与329.6MPa之间,以及不超过329.6MPa时,中径公式或特雷斯卡公式对应随机变量的分布参数分别无显著差异,可视为同一个随机变量;双侧置信度为98%时,分布参数均值不小于0.9800且不大于0.9932,标准差不小于0.0413且不大于0.0578,均值取值区间的波动范围为0.0132,标准差取值区间的波动范围为0.0165。(2)在保持公式精度与稳定性不降低的条件下,中径公式的应用范围可从实测爆破压力不超过105.5MPa拓展至不超过329.6MPa;特雷斯卡公式的应用范围可从实测爆破压力位于91.0MPa与329.6MPa之间拓展至不超过329.6MPa。

厚壁圆筒强度及开孔补强的分析与讨论

本文简要介绍厚壁圆筒体厚度计算的两种方法:按拉美公式和Tresca屈服准则进行设计,并对采用两种计算方法得到的结果进行分析、对比,指出厚壁圆筒体厚度应按Tresca屈服准则进行设计,可以更充分地发挥材料的承压潜能,是更为合理的设计。同时对圆筒体上常用的三种开孔补强方法:等面积补强法、应力分类法及极限载荷法进行简要介绍,并通过算例对按照三种补强方法计算得到的结果进行分析与总结,指出每种方法在计算时的优劣势,对以后的工程设计起到一定的指导作用。

小口径薄壁钢管爆破压力预测

精准可靠的管道爆破压力预测,不仅有利于油气输送管道系统的工程设计和完整性评估,而且可以提高管道的传输效率。针对油气管道常见的小口径薄壁钢管开展了静水压力爆破试验,对比了几种典型爆破压力的预测公式和方法,采用偏差分析将预测结果与试验结果进行比较。相比Von Mises屈服准则,基于Tresca屈服准则的爆破压力预测公式计算得到的小口径薄壁钢管承压能力更接近实际结果,而且Tresca屈服准则中的最大切应力塑性破坏更容易解释小口径薄壁钢管的静水压爆破过程。同时考虑钢管的几何尺寸特点,采用ASME公式、Barlow OD公式、Barlow ID公式、Max shear stress公式以及Turner公式计算小口径薄壁钢管的爆破压力,其适用性更强。