上海申江壓力容器有限公司在前不久，承接了一項制作直徑為25.15m，高度為3.05m，無頂蓋的不銹鋼熱鹽水儲氣罐業(yè)務。根據(jù)用戶的要求，這一特大型儲氣罐，擬采用“鑲肩型”結構，即由一個硬質(zhì)鑲肩與一個軟質(zhì)鑲肩，相應組合拼裝而成。 由于圓柱殼體的尺寸精度要求很高，必須保證在0.001R以內(nèi)(R是圓柱體貯罐的半徑)，并且其間采用緊配合方式，而不能采用粘結工藝，因而在對這種特殊結構的設計及制作方面，都提出了很嚴格的要求。若采用常規(guī)的設計方法，是很難達到性能的設計要求的。 基于上述情況，該公司采用了“非線性有限元素分析設計方法”(FEA)，對這種所用材質(zhì)為各向異性材料，形狀又較為復雜的制品，進行了特殊的產(chǎn)品設計方法。 上海申江壓力容器有限公司采用了美國結構研究和分析公司的COSMOS系統(tǒng)，并建立了專門的FEA分析模型。由于“鑲肩”結構和殼體，均呈軸對稱形狀，因而上海申江壓力容器有限公司對于申江牌儲氣罐的底部、“鑲肩”、粘結件和殼體等，都運用軸對稱的，以大型移動平板為元素的設計模型。 這些有限元素在環(huán)向、軸向，或者在徑向上，均呈現(xiàn)各向異性的性能。以開口面的模型作為基面，這一開口元素沿鑲肩，自下而上地開展，自動設計出基礎面和鑲肩之間的表面形狀。 這樣的計算方法，經(jīng)實踐證明不但較為切合實際，而且比較準確。 該套FEA設計方法，還可按預先設定的時間程序，對貯罐所受不同形式的力及其所產(chǎn)生的壓力情況，進行正確的應力分析。 為了計算出由于形變所引起的剛度變化，在每一個時間內(nèi)，將改變其所用的剛度矩陣。通過計算所得的結果，不僅能表示出所受應力的數(shù)值，而且能反映出這種特大型貯罐上，“硬鑲肩”的性能表現(xiàn)情況。 據(jù)介紹，這種新設計的鑲肩結構，至少對三種類型的位移，起到有效的比較重要的效用。 FEA方法，還可對貯罐低位人孔進行應力分析，也可計算出風力和地震所產(chǎn)生的應力的大小。由于人孔處應力較為集中，其周圍元素的密度將得到加強，以便改善其計算的準確度。人孔設計模型，將與殼體增強材料、法蘭和蓋子等，形成一個整體的結構。 據(jù)該公司介紹，這種高元素密度的設計方法，也同樣適用于其他“鑲肩型”的部件。所采用的FEA軟件，可應用于多種載荷狀態(tài)，并可計算出它所受的應力和形變情況。對于風力和地震的情況，在所建的新設計模型中，均作為正向壓力處理。由于貯