基于ANSYS的筒体接管疲劳分析

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1、基于ANSYS的筒体接管疲劳分析FatigueanalysisforcylinderjointtubebasedonANSYS谢业东，农琪XIEYe-dong,NONGQi（广西工业职业技术学院，南宁530001）摘要：应用ANSYS软件进行筒体接管的疲劳分析，阐述了分析的具体步骤，为工程中对筒体接管进行疲劳分析提供一种可行的方法。关键词：筒体；接管；有限元分析；疲劳分析中图分类号：TH49　文献标识码：A　文章编号：1009-0134(2010)08-0120-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2010.08.390引言1.1接管筒体结构及几何尺寸疲劳破坏是指结构

2、在低于静态极限强度载荷接管采用平底直插连接，接管的内表面根部的重复作用下出现断裂破坏的现象，影响疲劳强和焊缝外侧均采用圆角过渡，参数如表1所示。[1]度的主要因素有：1.2筒体材料及其参数1）载荷的循环次数；筒体和接管材料均为16MnR，弹性模量和泊2）每个循环的应力幅值；松比均取E=2×105MPa，u=0.3。3）每个循环的平均应力；1.3有限元分析模型4）存在局部应力集中现象。根据筒体接管的结构特性和承载特性，取1/4压力容器在交变载荷作用下会发生疲劳破筒体接管构建有限元分析模型如图1所示。坏，而疲劳破坏又特别容易发生在塑性变形比较大的高应变区，如筒体接管的根部，并且破坏的循环周次比较低

3、，因此压力容器的疲劳破坏属于低周疲劳破坏。本文利用ANSYS程序对典型压力容器结构的筒体接管结构进行疲劳分析。1疲劳分析设计设计条件：设计温度为常温，内压波动0~2.5MPa，载荷每小时波动2次，年平均工作8000小时，设计服役10年，则设计循环次数为图1有限元建模58000×2×10=1.6×10，水压试验次数5次。表1设计参数表图2网格划分收稿日期：2010-04-21基金项目：2009年广西教育厅科研项目（200911MS336）作者简介：谢业东（1966-），男，广西邕宁人，副教授，硕士，研究方向为压力容器设计与制造。【120】第32卷第8期2010-81.4筒体接管的应力强度分析在结

4、构不连续区域（筒体接管根部的内侧圆1.4.1载荷、边界条件及有限元应力分析角过渡）定义路径，选取最大应力强度节点和它1）有限单元选择采用ANSYS软件中的20结对应的焊缝外表面节点定义路径A_A，其应力线点三维实体单元（Solid45）,划分网格得有限元模性化结果如下：型如图2所示。PRINTLINEARIZEDSTRESSTHROUGHA2）位移边界条件在图2所示坐标系中，筒体SECTIONDEFINEDBYPATH=A_ADSYS=0接管处横向对称面各结点位移：δx=0。筒体接管处**POST1LINEARIZEDSTRESSLISTING**纵向对称面各结点位移：δz=0。筒体接管处横截

5、面INSIDENODE=3257OUTSIDENODE=1300各结点位移：δy=0。LOADSTEP1SUBSTEP=13）施加载荷最高工作压力Pil=2.5MPa。接管TIME=1.0000LOADCASE=0上端面处轴向拉应力，接管直径比THEFOLLOWINGX,Y,ZSTRESSESAREINGLOBALCOORDINATES.k=dn0/dni。壳体左端面平衡面载荷，**MEMBRANE**壳体直径比k=Dc0/Dci。4）有限元应力分析结果接管筒体结构在最高工作应力下的应力云图**BENDING**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDE如图3所示**MEMBRANEP

6、LUSBENDING**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDE图3最高工作压力下的应力云图由应力云图得知最大应力强度发生在接管根部内侧的圆角过渡处，节点号为3257，节点应力强度分布如下：PRINTSNODALSOLUTIONPERNODE*****POST1NODALSTRESSLISTING*******PEAK**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDEPowerGraphicsIsCurrentlyEnabledLOADSTEP=1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=0NODALRESULTSAREFORMATERIAL1NODES1S2S3

7、SINTSEQV3257243.22-0.32232E-02-2.7925246.01244.631.4.2应力强度评定【下转第171页】第32卷第8期2010-8【121】的目的；各传感器的信号也能通过PROFIBUS采集理的一体化，系统运行正常,动画效果良好，这对到监控系统上来，并能反映实际状态；制作的动于开发其它自动化监控系统具有借鉴意义。画和工作流程基本一致，可以实时反映系统的运参考文献：