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基于ANSYS的典型压力容器应力分析设计
广西轻工业
2010年3月
第3期(总第136期) GuANGxIJouRNALoFLIGHTINDusTRY机械与电气
NSY
基于A S的典型压力容器应力分析设计
谢业东,农琪
(广西工业职业技术学院,广西南宁530001)
【摘要】 研究从工程实践应用需求出发,采用ANASYS9.0有限元软件对容器进行详细的应力分析计算,对不同类别的
应力进行分类和强度评定。应力强度满足分析设计标准,确保了容器的安全可靠性。
【关键词】 应力;强度;压力容器;分析设计;有限元
【中图分类号】TH49【文献标识码】A 【文章编号】
1研究的目的和意义
过去,压力容器及其部件的设计基本采用常规设计法,以
弹性失效准则为基础,材料的许用应力采用较大的安全系数来
保证,一般情况常规设计仅考虑容器壁厚中均匀分布的薄膜应
力,不考虑其他类型的应力,如局部高应力和边缘应力均不考
虑等。常规设计不讨论由此而产生的多种失效形式。
分析设计以塑性失效和弹塑性失效准则为基础,并引入安
全寿命的概念,对具有循环加载特征的部件进行疲劳分析。比
较详细地计算了容器和承压部件的各种应力。对应力进行分
类,再采用不同的应力强度条件给予限制l-Jo
本课题研究的目的是对石油化工生产中广泛使用的典型
压力容器进行应力分析,应用ANSYS软件编写参数化设计程
序,对典型压力容器中的简体、椭圆形封头、锥形封头,开设人 b
孔、接管等进行应力分析,为压力容器的分析设计提供一种比 图I典型压力容器结构图
较通用的设计方法。 3.1.2操作条件
工作载荷:2.5MPa;
2钢制压力容器设计的两种规范 设计寿命:10年;
工作温度:120。C;
GB
150—1998(钢制压力容器》是以弹性失效准则为理论
加压、卸压循环,每小时波动一次,年操作时间8000h。
基础,导出较为简单的适合于工程应用的计算公式,求出容器
介质:介质为压缩空气、水蒸汽或水。
在载荷作用下的最大主应力,将其限制在许用应力值以内,即
3.1.3设计载荷
可确定容器的壁厚。在标准所规定的适用范围内,按标准要求
(1)静强度设计条件
所设计、制造的容器是安全可靠的。
计算压力P^=(1.05—1.1)2.5MPa=2.75MPa;
JB4732—1995{钢制压力容器——分析设计标准》是以弹
设计温度:最低环境温度一lOT:,温度上限安全储备30℃,
塑性失效准则为理论基础,应用极限分析和安定性原理,允许
故设计温度取为150℃;
容器材料局部屈服,采用最大剪应力理论,以主应力差的最大
(2)循环载荷条件:每小时工作压力由0—2.5MPa波动一
值作为容器发生垮塌和破坏的依据。标准要求对容器所需部位
次;
的应力作详细计算,并进行强度评定和疲劳分析。
设计温度t=150℃。
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