本文作者:大连钢结构设计

压力容器有限元分析实例分享(压力容器有限元分析实例分享)

大连钢结构设计 2周前 ( 11-23 05:56 ) 6163 抢沙发
今天给各位分享压力容器有限元分析实例分享的知识,其中也会对压力容器有限元分析实例分享进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

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在压力容器中运用有限元分析

当然很有用的啊

以后,将来发展的话,也许会一分析设计取代常规设计的

但是分析设计难度较高,不是一般的人都学的会的,ANSYS软件是英文的,但灵活运用就有点难度了,在学的时候都是照猫画虎还行,自己设计分析就难度一大堆了,也需要很好的力学为基础的。

我是自学失败的、

希望你可以成功。

请教一个关于压力容器有限元分析的问题

这是个压力容器应力分析中很典型的模型:

1.对称面加对称约束(symmetry的那个)

2.筒体上端面施加等效压力

3.筒体下端面施加周向(注意不是径向)和轴向约束

4.接管端面施加等效压力

5.筒体和接管内部加压力

如上5步就ok了

压力容器 有限元分析

对压力容器进行有限元分析,是解决压力容器理论计算强度的一种有效途径。

压力容器,英文:pressure vessel,是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备。

1、压力容器制造工序一般可以分为:原材料验收工序、划线工序、切割工序、除锈工序、机加工(含刨边等)工序、滚制工序、组对工序、焊接工序(产品焊接试板)、无损检测工序、开孔划线工序、总检工序、热处理工序、压力试验工序、防腐工序。

2、不同的焊接方法有不同的焊接工艺。焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分,焊件结构类型,焊接性能要求来确定。首先要确定焊接方法,如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等,焊接方法的种类非常多,只能根据具体情况选择。确定焊接方法后,再制定焊接工艺参数,焊接工艺参数的种类各不相同,如手弧焊主要包括:焊条型号(或牌号)、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的*衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。

有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,但作为一种方法而被提出,则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。

圆桶内压对称边界条件

圆桶内压对称边界条件:一个受内压的厚壁圆筒(如图1),内半径和外半径分别为和(外径与内径的比值),受到均匀内压,材料为理想弹塑性钢材(如图2)。

机械设计的毕业论文:压力容器焊接部位强度的有限元分析

北启(FEALAB)有限元技术咨询 致力于各类工业产品及工程项目所需的结构、流体、温度、电磁、噪声等有限元分析咨询业务,拥有丰富的有限元分析和机电一体化企业项目设计经验的工程师团队和重点大学机械力学系资深教授级专家技术顾问团队,致力于为国内中小企业及个人提供有限元分析咨询、大型金属结构失效原因分析及优化分析、有限元分析软件培训及三维建模培训等全方位的工程仿真解决方案及CAE工程技术培训。

筒体与封头连接处的局部应力属于什么

1 压力容器结构不连续简介

压力容器的结构不连续区往往是压力容器的高应力区,一般说来,压力容器的结构不连续区可分为总体结构不连续区和局部结构不连续区两种。总体结构不连续是指对结构相当大的部分产生影响的应力或应变源,例如封头与壳体连接区、设备法兰与壳体连接区、接管区、不同直径或厚度或材料的连接区等;局部结构不连续是指对结构相对较小的范围内产生影响的应力或应变源,例如小的圆角半径、小的连接件、部分焊透的焊缝或小孔等。很多结构,如压力容器开孔接管区等既存在总体结构不连续因素,又存在局部结构不连续因素。由于结构不连续区的几何结构一般较为复杂,很难用解析法进行精确求解,通常采用有限元方法进行计算。

2 球形封头与筒体连接区的应力分析

在高压容器中,特别是直径较大的容器经常采用球形封头,因为球形封头在内压作用下两向应力相等,受力状况最好。球形封头所需厚度往往比筒体厚度小很多,既可以节省材料又可以减轻负重。此时封头与筒体的连接形式通常有以下几种,如GB50.3附录D,图D.2中d)、e)、f)

考虑到堆焊的焊材耗费与施焊难度(特别是筒体厚度与封头厚度相差较大时),通常采用d)、f)结构形式较多,都是通过对筒体削边,并把削边部分看作球形封头的一部分。在削边过渡区域,由于结构不连续性,使得该过渡区域成为容器的高应力区之一。

3 实例分析

3.1 问题描述

某高压空气缓冲罐,设计压力23.5MPa,设计温度105℃,筒体内半径700mm,封头内半径720mm,采用球形封头与筒体过渡结构如图d),过渡段长度170mm,封头与筒体成形后最小厚度分别为60mm和114mm,腐蚀裕量2mm,材料Q345R。试对该高压容器筒体与封头过渡段区域进行应力分析。

3.2 问题分析

由于主要分析过渡段区域的应力,可忽略封头和筒体上的其他如开孔接管等结构,并取筒体长度远大于边缘应力的衰减长度,建立全实体模型进行有限元分析。

3.3 分析过程

应力分析采用有限元方法,有限元分析基于ANSYS Workbench 15.0*台。

3.3.1前处理

几何模型的建立可以采用三维建模CAD软件如UG、ProE等,然后导入ANSYS Workbench进行网格划分。本例考虑结构较为简单,直接在ANSYS Workbench 15.0中选取Static Structural分析类型,然后在其项目里进行建模和网格划分工作。

模型划分总单元数55338,节点总数63765,单元体*均畸变度0.35,过渡区域网格均为六面体网格,可以认为前处理达到了分析计算要求 。

3.3.2 加载求解

筒体下端约束轴向位移,内壁施加均匀压力面载荷

3.3.3 后处理

在结果输出上,选择Equivalent(von-mises)stress,观察发现球形封头与筒体连接过渡区域有应力集中现象,为该容器的高应力区,最高值190.55MP(低于材料在设计温度下的屈服点)出现在封头与筒体的连接处。其他区域筒体内壁等效应力约为157MPa,封头内壁等效应力约为166MPa。且筒体削边段的应力(约140MPa)比筒体内壁小,可见其结构看作封头的一部分是可行的。

同时,还可以根据需要,在ANSYS Workbench里将von-mises等效应力作应力线性化处理,分解出总体薄膜应力、弯曲应力、峰值应力等结果,进一步综合评定应力结果。

后记

对于压力容器应力分析与ANSYS的理解,笔者还在不断地认识中,文中不妥之处还望同志们提点一二,后续将不定期地总结些学习经验与大家分享。

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