高压储罐的应力分析

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1、Ansys课程（论文）高压储罐的应力分析2012.12高压储罐的应力分析摘要本文侧重研究了压力容器（特种设备：储罐）不连续处的应力分析，并用ANSYS有限元软件对筒体和封头连接处、封头开孔接管处进行了应力计算，初步掌握了ANSYS的建模、网格剖分、载荷施加及求解过程，且进行了应力分类及校核。关键词　高压容器；ANSYS；应力分析；有限单元法目录摘要3第1章绪论51.1课题背景51.2主要研究成果51.3发展趋势61.4本文研究的基本内容6第2章高压储罐的数据校核72.1各接管壁厚72.2密封结构应力校核72.

2、3平盖校核82.4法兰应力校核82.5液压试验92.6本章小结9第3章ANSYS的应力分析103.1问题分析103.2筒体与封头的连接区的应力分析103.3封头开口接管区的应力分析133.4本章小结16结论17参考文献18第1章绪论1.1课题背景压力容器分析设计方法最早正式颁布于1965年美国锅炉及压力容器规范ASMEIII“核装置部件的构造规则”中，列为其第一分册NB分卷“一级部件”之正文“NB3200分析法设计”。三年后，合并到ASMEIII—21968版，主要内容包括以应力分析方法为基础，以疲劳分析为基

3、础以及实验应力分析[1]。近年来压力容器分方法取得了重大进展，颁布了以美国ASMEVIII—22007版和欧盟标准EN13445—32002版为代表的新一代的压力容器规范。我国已经发表了一批介绍和评述这两个新规范的文章[2]。而我国现行标准依旧是JB47321995。相对国外的快速发展，规范的推陈出新有些滞后。国外的新规范总体上的四大特点：（1）把需用盈利中材料强度极限的安全系数由3.0降到2.4；（2）把规则设计与分析设计并列，形成既相互独立又相互补充的两部分；（3）以失效模式为基础来编制分析设计规则，提出

4、相应的评定要求和实施方法；（4）把数值分析方法全面引入分析设计规范，除弹性应力分析外还扩充了弹塑性分析。国内的压力容器设计规范标准是GB150与JB4732.其中JB4732对应着国外的分析设计标准。随着现代化学工业的发展，尤其化工新产品、新工艺的开发对化工设备的要求越来越高，常规设计标准GB150也越来越难以满足工艺所需的结构要求，这使得一些新技术、新工艺在化工容器设备应用受到制约，并且我国计算机软硬件技术的长足发展，从经济性上使JB4732更有价值，使设计制造成本相对降低[3]。1.2主要研究成果对于国外

5、分析设计的研究，其实就是以美国为代表的ASMEVIII—2分篇的研究，也就是规范的更新换代。国外的新规范总体上的四大特点：（1）把需用盈利中材料强度极限的安全系数由3.0降到2.4；（2）把规则设计与分析设计并列，形成既相互独立又相互补充的两部分；（3）以失效模式为基础来编制分析设计规则，提出相应的评定要求和实施方法；（4）把数值分析方法全面引入分析设计规范，除弹性应力分析外还扩充了弹塑性分析[4]。ASMEVIII—22007版在降低安全系数、全面引入数值分析工具和弹塑性分析评定方法等方面的突出特点充分表明

6、它是一部新一代的压力容器分析设计规范。它为压力容器的设计提供了功能强大的分析手段和先进可靠的安全评定准则，是将安全性和经济性相结合的有效途经。它和欧盟的EN13445—32002标准的基本思想是一致的，在具体处理(包括名词术语)上各有特色。而国内研究主要集中在如何让JB4732更加经济，更加普及上。分析设计的理论基础，是板壳力学、弹塑性理论及有限元法，以塑性失效与弹塑性失效为设计准则。此方法通过对容器进行全面的应力计算与分析，对载荷和应力进行分类给予不同的限制条件，以达到降低安全系数的目的，从而减小结构的厚度

7、，使材料得到有效利用［2,5,6］。尤其在大开孔补强结构中，或者是高压容器中以及不连续应力处有限元思想的应用越来越多用到的是分析设计的方法［7］。目前概括起来分析设计的方法有美国的弹塑性方法，欧洲的直接法，以及国内普遍应用的应力分类法。1.3发展趋势最近几年，现代计算机软硬件技术和我国国民经济的迅猛发展，使JB4732分析设计标准的应用得到快速发展，具有分析设计和制造能力的单位和人才也越来越多，设计制造成本相对降低，为JB4732在更大范围的推广创造了经济条件。并且在诸如受疲劳载荷、且要求疲劳分析的容器，相对

8、比较大的平盖封头容器，一些特殊结构、壳体几何形状比较复杂的容器，压力容器斜大开孔，设备需要联合开孔的容器等一些GB150不能解决，而这些问题的解决又对设备使用者来说又是至关重要的。JB4732分析设计规范为此提供了有力的解决手段，真正做到设备设计服务于化工工艺开发的需要，通过设备技术的创新发展带动化工工艺的革新，而由此产生的经济效益是远远大于由于设备采用分析设计制造而增加的成本；并且通过疲劳分析可以