基于ANSYS的釜式重沸器斜锥壳的可靠性分析设计.pdf

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1、基于ANSYS的釜式重沸器斜锥壳的可靠性分析设计杨益清。董金善，李军花，郭允杰，孙娟(1．江苏张家港化工机械股份有限公司，江苏张家港215600；2．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：运用大型有限元分析软件(ANSYS)的概率设计功能，选用蒙特卡洛法，进行了釜式重沸器斜锥壳的可靠性分析，并与理论结果做了比较。结果表明，理论公式不太适用于可靠性分析设计，而ANSYS的概率设计功能可以作为斜锥壳的可靠性分析设计的一个简便的方法。关键词：ANSYS；斜锥壳；可靠性分析；蒙特卡洛法；一次二阶矩法中图分类号：TH122；TE965文献标识码：A文章

2、编号：1001—4837(2012}09—0039—04doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．09．008ReliableAnalysisfortheSlantConicalShelloftheReboilerBasedonANSYSYANGYi—qing‘，DONGJin—shan，LIJun—hua，GUOYun—jie，SUNJuan。(1．ZhangjiagangChemicalMachineryCo．，Ltd．，Zhangjiagang215600，China；2．CollegeofMechanicalandPowerEng

3、ineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：ThereliableoftheslantconicalshellofthereboilerwasanalyzedwithMonte—CarlomethodbytheANSYSprobabilisticdesignsystem，then，comparedwiththeFOSM．Theresultshowthatthetheorye—quationisnotfitforthereliableanalysisanddesign．So，

4、aneasywayusingANSYSisputforwardforthereliableanalysisoftheslantconcialshel1．Keywords：ANSYS；slantconical；reliableanalysis；Monte—Carlo；firstordersecondmoment(FOSM)李耀军利用有限元手段、采用线性回归方法，拟0引言合出了壁厚计算公式，但并未考虑总体应力强度对其壁厚的影响。上述两种设计思路可归为传统釜式重沸器是一种带蒸发空间的换热器，在设计方法。石油化工生产中有着广泛的应用，此种结构一般目前，化工设备的设计方法有

5、两种：传统设计需设置斜锥壳来连接蒸发室大、小端简体。但现方法和可靠性设计方法。但由于一般的化工设备行国标中并未给出斜锥壳设计的统一计算公式和设计、制造、检验和运行过程中具有许多不确定的应力分析结果。周士强¨通过无力矩理论推导因素，任何产品的材料属性、加工公差和载荷总具出的斜锥壳计算公式比较准确实用，但偏保守。有不确定性。此时若用传统设计，首先结果可靠·39·基于ANSYS的釜式重沸器斜锥壳的可靠性分析设计性偏低，最主要的是不能定量对含缺陷结构进行小，可忽略支座对斜锥壳应力状况的影响。因为概率安全评定。鉴于结构尺寸、载荷等具有一定讨论的结构是U形管换热器，管束对管板

6、的约束的离散性，服从一定的分布，文中采用可靠性设计作用可以忽略J。根据结构对称性一，可取1／2方法，用ANSYS中的概率分析功能对斜锥壳进行建模，单元采用Solid45，该单元需要通过8个节可靠性评定分析，并与HG／T20582-2011中斜点来定义，每个节点有3个沿着xyz方向平移的锥壳计算公式1．3．2的一次二阶矩法得出的结果自由度，可以模拟三维实体结构问题。模型沿厚相比较，得出ANSYS概率分析的可靠度比理论公度方向网格剖分为3份，节点总数15850，单元总式得出的可靠度要高。数12026。在模型的剖面上施加对称约束条件，壳体内壁施加均布内压2．62MPa，

7、大端筒体端部1实例分析约束轴向位移，并在最低位置处的节点约束垂直方向的位移。1．1】l口]题描述本文旨在介绍用ANSYS分析斜锥壳的可靠度，为了计算方便，设计一个1／2的三维模型作为箅例。为了·次二阶矩法比较，各参变量服从正态分布，设计压力的均值为2．62MPa，标准差为0．1MPa；倾斜角Ot余弦值的均值为√3／2，标准差为0．02；材料的设计应力强度均值为115．2MPa，标准差为4．8MPa(由于工作温度的波动而导致的偏差)；壳程小端简体内径均值500mm，标准差图2斜锥壳力学模型为1．6inlTl；大端筒体内径均值800mm，标准差为1．3计算结果分析2h

8、im(内径