大概是今天睡得比较多,晚上反而不困了
就简单的做了一个气瓶的铺层仿真,发现在瓶口位置出现了明显的应力集中现象,可能大家做仿真计算时候也经常会观测到这个位置应力大。
为什么会出现应力集中现象呢? 我认为可以从弹性力学中圆孔应力集中进行解释;
所谓的圆孔应力集中值得是:
圆孔应力集中是指在含有圆孔的构件中,当构件受到外力作用时,在圆孔附近的局部区域内应力显著增大的现象。
它往往有两个特点:
(1)孔附近的应力高度集中,即孔附近的应力远大于远处的应力,或远大于无孔时的应力。
(2)应力集中的局部性,由于孔口存在而引起的应力扰动范围主要集中在距孔边1.5倍的孔口尺寸(如圆也直径)的范围内,在此范围之外,可以忽略不计。
并且圆孔的直接越大,应力集中现象也就明显。
了解GB/T 150《压力容器》的同学清楚,在GB/T 150中对针对开孔位置会进行补强处理。
1. 等面积补强法
原理基于开孔削弱的承载面积,用额外增加的补强材料面积来补偿。即补强金属的截面积应等于或大于开孔所削弱的壳体承压所需的理论截面积。 补强范围 通常在开孔的有效补强范围内进行补强计算。这个范围是以开孔中心为圆心,以一定的距离为半径的区域,包括容器的壳体、接管等部分。适用条件适用于一般的开孔情况,如圆形、椭圆形开孔等。但对于大开孔(开孔直径与容器直径之比大于一定值)或特殊结构的开孔,等面积补强法可能不适用。
2. 压力面积补强法(在某些特定条件下使用)
- 原理考虑了开孔周围的压力分布情况,根据压力作用的面积来确定补强的需求:补强计算通过计算开孔区域的压力面积以及相应的承载能力,来确定需要补充的材料面积。 适用情况对于一些特殊形状的开孔或者不符合等面积补强法适用条件的情况,可以考虑使用压力面积补强法,但使用范围相对较窄。
而对于复合材料压力容器呢?我认为无非采用两种形式,
一是减小瓶口开孔尺寸(我们可以看到仿真结果,应力集中的部位区域很小1.5倍的孔口尺寸内),二是在开口位置增加碳纤维。