预处理塔应力分析及疲劳分析报告

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1、预处理塔应力分析及疲劳分析报告编制:校对:审核:全国压力容器标准化技术委员会一九九八年九月—、载荷分析1•用户数据根据XX设计院所提供的设计图，计算基础数据如下:工作压力■0.07〜0.65MPa设计压力0.85MPa工作温度40〜150°C设计温度170°C筒体材料16MnR封头材料16MnR筒体开口锻件16Mn（锻）腐蚀裕量G=2mm预处理塔容器的结构参数见附图1:2•计算条件(1)强度计算条件:计算温度170°C计算压力0.85MPa材料在计算温度下的常数:筒体及封头16MnRSml=176MPaEl=1.98X105MPa筒体开口锻件16MnSml=150MPaEl=1.98X10

2、5MPa材料在常温(20°c)下的常数:Sm=188MPaE=2.06X105MPa注［1］：设计应力强度及弹性模量按JB4732-95(1)疲劳计算条件:设计寿命15年操作次数2500次/年总循环数15x2500=37500次载荷与时间的关系示意如下:压力E_XUpNozzleAnalysis存EyCNSCPq&PCD1#JL998・图1:预处理塔上封头力学模型(2)边界条件二、结构分析根据预处理塔的结构特点，应进行上封头、下封头及筒体开孔三部分的应力分析，分别建立力学模型如下：1.上封头部分：(1)力学模型根据上封头的结构特点和载荷特性，采用了轴对称的力学模型。ANSYS5.4SEP1

3、1199809:05:48ELEMENTSPowerGraphicsEFACET二JLUPRES-8.877-7.661-6.445-5.222-4.013-.365842.85ZV=1DIST=696.3XF=1179YF=583Z-BUFFERWIND=2ZV=1*DIST=25S.7O2预处理塔上封头边界条件的位置和方向如图1所示。位移边界条件：与筒体相连且在Y=0处：AY=0力边界条件：壳体内压P=0.85MPao中心接管处的边界等效压力P=8.877MPao(1)单元选择采用ANSYS5.4有限元分析软件提供的轴对称8节点等参元(82)进行网格划分(如图1)。1.下封头部分：(1

4、)力学模型根据下封头的结构特点和载荷特性，采用了轴对称的力学模型。图2：预处理塔下封头力学模型(1)边界条件预处理塔下封头边界条件的位置和方向如图2所示。位移边界条件：裙座根部：AY=O力边界条件：壳体内压P=0.85MPao中心接管处的边界等效压力P=8.93MPa,托架处(壳内物料重)的边界等效压力P=1.54MPa,筒体直边端处的边界等效压力P=2.72MPa,(2)单元选择采用ANSYS5.4有限元分析软件提供的轴对称8节点等参元(82)进行网格划分(如图2)o1.筒体开孔部分：(1)力学模型根据筒体的结构特性和载荷特性，力学模型关于XOZ平面近似对称(无开孔部分为应力均匀区)，关

5、于YOZ平面对称，只需计算结构的卩q分之一。(2)边界条件柱壳开孔边界条件的位置和方向如图3所示。位移边界条件：轴对称约束；Z=0时，AZ=O力边界条件：売体内压P=0.85MPa；筒体端的边界等效应力为：52.91MPa,筒体端的边界等效应力为：3.94(3)单元选择采用ANSYS5.4有限元分析软件捉供的8节点实体元(45)进行网格划分(如图3)oAN3V35.4SEP8199823:05:27ELEMENTSPowelGraphicsEFACETSUPRE3-52.913-46.199-39.473-32.752-26.032-19.311-5.87.8510IND=2UPRE3-5

6、2.913-46.193-39.473-32.752-26.032-19.311-5.87图3：预处理塔筒体开孔力学模型三、应力分析结果(1)预处理塔上封头部分:AI-ISYS5.4SEP8199815:08:57NODALSOLUTIONSTEP"SUB=1TIME=1SINT(AVG)PowerGraphicsEFACET“AVPES=MatDMX=.316517SMN=8.903SMX=169.7028.90326.7744.63662.50380.36998.236116.102133.969151.835169.7028.90326.77169.702图4：预处理塔上封头变形图及

7、应力分布图(2)预处理塔下封头部分:■吕吕吕吕A1JSYS5.4SEP8199820:19:40NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIHE=1SINT(AVG)PowerGraphicsEFACET=1AVRES=MatDMX=3.191SMN=.423666SMX=186.897・423666Z丄•丄434丄.86262.58183.301104.02124・739145.4S8166.177186.89