基于solidworks的压力容器三维建模及应力分析

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1、2006年工程图学学报2006第4期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.4基于SolidWorks的压力容器三维建模及应力分析成凤文（北华航天工业学院材料工程系，河北廊坊065000）摘要：在传统的压力容器设计中一般使用相关的计算公式进行设计，准确性不高，安全系数过大，经济性较差。产品验证依赖于对实物样品的测试，使产品开发周期长，成本高。文章给出在SolidWorks环境下，将压力容器的初步设计、三维建模与有限元分析相结合进行优化设计的方法与过程，并给出了实例。关键词：计算机应用；三维

2、建模；应力分析；压力容器设计中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1003-0158(2006)04-0053-043DModelingandStressAnalysisforPressureTankBasedonSolidWorksCHENGFeng-wen(MaterialEngineeringDepartment,NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering,LangfangHebei065000,China)Abstract:Thetraditional

3、designofpressuretankgenerallybasesontheoryformula.Itcanonlydoqualitativedesignandtheaccuracyislow,butthesafecoefficientishigh.Theproductvalidationreliesonthetestofrealsample,whichhasalowefficiencyandahighcost.ThepaperlodgesanewdesignmethodusingSolidWorkstoco

4、mbinewiththequalitativedesign,3Dmodelingandfiniteelementanalysis.Adesignsampleisgiven.Keywords:computerapplication;3Dmodeling;stressanalysis;pressuretankdesign压力容器是化工业重要的设备，在设计时，标选择确定一定材料的安全系数，计算出容器壁首先要满足工艺要求（如压力、温度、介质等），厚，再加上厚度附加量，经查阅最小壁厚尺寸后还必须保证安全性要求、合理性要求

5、、经济性要确定容器壁厚。由于实际情况比较复杂，有时不求等。设备运行安全性是最重要的。在压力容器可能完全用理论公式十分精确地反映真实的情的有关国家标准中，设计方法一般是根据强度设况，因此在设计的过程中，还必须以科学实验和计公式，考虑焊缝情况，确定焊缝系数，根据国生产实践成果作为重要依据，因而设计时所确定收稿日期：2006-06-15作者简介：成凤文（1961-），女，河北廊坊人，副教授，主要研究方向为CAD、工程图学、标准化。·54·工程图学学报2006年的保险系数一般较高，但材料消耗大，经济性不计算后确定壁厚为

6、14mm。好。而且，由于存在一定的定性分析，不能做较选择椭圆形封头，取壁厚为与筒体同厚度全面的实际应力、应变分析，故容器投入运行后14mm。仍然存在着隐患。用薄膜应力校核水压试验应力：σt=目前，也有很多压力容器的计算机辅助设计207MP，故0.9σs=310.5MP（16MnR材料）＞软件在用，作者认为，利用SolidWorks的方便的207MP，满足水压试验要求。三维造型和有限元分析功能，动态模拟容器加载容器的二维图形见图1。后的应力、应变、位移情况，提供了详细的设计φ240数据，为压力容器设计提供了一个实

7、现优化设计φ100途径。30201SolidWorks的有限元分析功能250390SolidWorks软件是全球最有影响力的三维软40件之一，它全面采用非全约束的特征建模技术，其设计过程全相关性，可以在设计过程的任何阶φ10001800段修改设计，同时牵动相关部分的改变。它集成14了设计、分析、加工和数据管理整个过程，所获得的分析和加工模拟结果成了产品模型的属性，在SolidWorks的特征管理器清晰地列出了详细的数据信息，作为修改、优化设计的依据。COSMOSWorks使用当今世界上最快的有限元分析算法——快

8、速有限元算法（FFE），完全集成在图1容器二维结构图Windwos环境并与SolidWorks软件无缝集成，是2.2用SolidWorks进行三维建模SolidWorks的一个插件。快速有限元算法提升了因容器为对称结构的回转体，建模只要考虑传统算法50~100倍的解题速度，并降低磁盘储一部分即可，这里建立体的1/6结构的三维模型。[4]存空间，只需原来的5%。更重要的是，使用使用草图绘