基于ANSYS的盲板应力分析计算.pdf

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1、第38卷第1期化工机械73基于ANSYS的盲板应力分析计算贾敏。(辽宁石油化工大学)摘要根据盲板结构及载荷特点，建立轴对称边界条件的力学模型，利用ANSYS有限元软件对该结构进行应力分析。在取得线性化应力分析结果的基础上，依据JB4732-95《钢制压力容器——分析设计标准》，选取路径对快开盲板进行强度校核，结果表明，强度满足要求。关键词快开盲板线性化应力强度中图分类号TQ05l文献标识码A文章编号0254-6094(2011)Ol-0073-04快开盲板主要用于原油及天然气集输管道上需快速开关的收、发球筒的端盖及过滤器的端盖，也可用于石油、化

2、工、轻工、国防、给排水工程需频繁开关的管道或容器上，代替法兰盖，具有密封性好、操作简便、开关迅速、安全可靠等特点。笔者在卡带式快开盲板结构设计基础上，利用有限元分析软件⋯对盲板进行应力分析，分析过程中按照JB4732-95《钢制压力容器——分析设计标准》对盲板进行强度校核。“。结果表明，盲板的设计是合理的，强度满足要求。1快开盲板结构分析1．1材料常数盲板材料为16MnR，公称直径为350mm，计算温度为100℃，计算压力为8MPa，计算温度下的许用应力．s：=147MPa，弹性模量E‘=200GPa。1．2力学模型(图1)图1力学模型由于盲板

3、盖、筒体的结构特点和载荷特性满足轴对称条件，因此采用自底向上的方法建立具有轴对称特点的力学模型。1．3网格划分采用ANSYSl0．0有限元分析软件提供的轴对称8节点(PLANE82)单元进行网络划分，如图2所示。图2网格划分图1．4边界条件设定在盲板盖中心处施加轴对称约束；管道壁横截面处施加y方向的约束。在平盖、筒体内表面施加均布的压力载荷尸=8MPa。在卡带与盲板盖、卡带与筒体法兰棚接触部位，设定接触边界条件。1．5求解及后处理建立好力学模唰，施加边界、载衙条件后进行求解，其变形后的网格划分如图3所示。利用ANSYS软件处理得到变形后各向应力

4、分布图(图4—6)，应·贾敏，女，1978年5月生。讲师。辽宁省抚顺f仃。113001。化工执械2011qt山强度分布罔(蝌7)以及位移幽(图8·10田6用向应力分布*：¨P‘l鎏禹IO恶壹形山罔3一10可以看出．应力的饭值出现在盲扳轴线上．F边缴．H板与筒体连接处厦局邬J直力=三a二～影戡=呈!-～霸罱r。I第38卷第1期化工机械75集中处，最大值为277．12MPa；位移的极值出现在盲板轴线处为0．383mm。2快开盲板强度校核在只考虑压力载倚的情况下，按上述定义所求得的5个基本的应力强度值，应依次满足下列各条对许用极限的规定：一次总体薄膜

5、应力强度5。的许用极限为s：；一次局部薄膜应力强度s：的许用极限为1．5S：；一次薄膜加一次弯曲应力强度S，的许用极限为1．5s：-l；一次JJn--次应力强度s。的许用极限为3s：；从ANSYS的后处理中提取出各分析路径上的一次薄膜应力强度和一次薄膜加一次弯曲应力强度，具体分析路径图如图ll所示。在JB4732-95附录中查到盲板材料16MnR局部薄膜应力强度：S。=77．38MPa

6、9力强度的许用极限为1倍的设计应力强度；一次MPa<1．5S二：220．5MPa薄膜加一次弯曲应力强度的许用极限为1．5倍的E-E路径：设计应力强度。盲板各分析路径上具体的应力强局部薄膜应力强度：S。：74．11MPa

7、⋯⋯。‘。B-B路径：147MPa局磊磊膜应力强度：s。：65．13MPa

8、膜应力强度：SI=7．764MPa