在催化劑制備罐的使用過程中往往需要承受較大的管道外載荷，經(jīng)過分析可知，在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下，橢圓封頭開孔接管結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)，如果將彎曲應(yīng)力處理為一次應(yīng)力則過于保守，失去應(yīng)力分析的意義，如果全部處理為二次應(yīng)力又不安全。
對于這一情況，我們可以采用有限元分析方法對于這一部位所受到的實(shí)際力學(xué)行為進(jìn)行分析研究，以彈性應(yīng)力分析和塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，對局部應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行了安全評定。根據(jù)三維橢圓封頭軸向開孔接管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和載荷特性，計(jì)算采用三維力學(xué)模型。網(wǎng)格劃分采用20節(jié)點(diǎn)六面體單元，并對接管與封頭過渡區(qū)域網(wǎng)格加密。
也就是說，利用有限元分析法可對該部位的有外載荷以及內(nèi)壓的作用進(jìn)行了計(jì)算，在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下，在應(yīng)力處沿封頭壁厚方向選取路徑進(jìn)行線性化處理，并將兩種工況作用下的應(yīng)力分類結(jié)果進(jìn)行比較。
經(jīng)過比較可以看出，在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下，封頭開孔接管結(jié)構(gòu)局部不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)，并且隨著管道外載荷的增大，一次應(yīng)力成分占的比例越大。對理想塑性材料，一次應(yīng)力所引起的總體塑性流動是非自限的，即當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)的塑性區(qū)擴(kuò)展到使之變成幾何可變的機(jī)構(gòu)時(shí)，達(dá)到極限狀態(tài)，即使載荷不再增加，仍產(chǎn)生不可限制的塑性流動，直至破壞。
綜上所述，對于封頭局部部位的實(shí)際力學(xué)行為進(jìn)行分析，對其應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行研究，并以彈性應(yīng)力分析和塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，對該局部應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行安全評定。