基于ansys的夹套密封环结构的应力分析

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1、基于ANSYS的夹套密封环结构的应力分析本文由asd19881116贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。静设备石油化工设备技术，２００９，３０（１）?１２?Ｐｅｔｒｏ—ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ基于ＡＮＳＹＳ的夹套密封环结构的应力分析李俊菀１，淡勇１，靳九让２，裴世源３（１．西北大学，西安７１００６９；２．西安秦华天然气有限公司，西安７１００４５；３．西安交通大学，西安７１００５５）摘要：采用有限元的方法，对夹套封口环结构计算模型的建立进行了分析和介绍，应用ＡＮＳＹＳ软件对夹套封口环结构的应力

2、进行了计算，得到了详尽的应力场和位移场。在此基础上，对各种封口环结构的应力分布特点进行了对比与分析，为工程设计者合理选型提供参考。关键词：夹套；封口环；有限元；应力分析中图分类号：ＴＥ９６９文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００９）０１—００１２－０３带有夹套的设备在化工生产中广泛使用，夹套的形式可根据操作工艺要求确定，归纳起来主要的结构形式有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等，工业中使用最多的是整体夹套，且多为不可拆卸式。而对于整体不可拆卸式夹套与设备简体的连接结构，常常设计成锥形封口环或环形封口环。在ＧＢ１５０一１９９８《钢制压力容器》附录Ｊ９中

3、给出了几种常见的夹套封口环结构（见图１），但是，具体选用何种结构，ＧＢ１５０标准并未给出更详细的指导，而留给设计人员自己确定。本文采用有限单元的分析方法，通过ＡＮＳＹＳ程序对ＧＢ１５０标准中推荐的几种夹套封口环结构进行了应力计算，在计算结果的基础上，对这几种结构的变形和应力分析情况进行了分析和对比，旨在使工程设计人员对ＧＢ１５０中推荐的几种夹套封口环的结构、受力特点、变形和应力分布情况有一个较全面的了解，以便在工程设计中做出合理的选择。１实例设计参数一反应釜，反应罐设计压力０．２ＭＰａ，反应介质Ｈ。Ｓ０。＋ＰＱ；夹套内传热介质压力０．６ＭＰａ；罐体尺寸ＤＮｌ１７００ｍｍ×

4、８６００ｍｍ×１６（说明：图１和上式中符号的解释与ＧＢ１５０一１９９８附录Ｊ相同）巩２骚鏊（Ｃ）（ｄ）矗．．兄。ｍｍ，夹套尺寸ＤＮ么爹ｂ。褂．Ｈ＾‘侈彤砖；／叶ｄ忭由ｆ＼、ＪＲ．卜磊琴撼籀蕴爹ｒ日Ｊ／Ⅳ羚，Ｉ＼———’＼ｒ———Ｌ上一——Ｊ＼Ｊ—～ＵＲ．ｊ一二＋ｍｍ，设计温度１５０℃，材料均为Ｑ２３５一Ａ。根据ＧＢ１５０标准Ｊ９推荐的结构尺寸，取锥形封口环部分壁厚艿。一８ｍｍ，环形封口环环板壁厚取：，厂ｉ一（ｅ）（ｆ）图１夹套封口环结构示意收稿日期：２００８—０５２２。、瓯一ｍｍ｛２或，Ｏ?７０７ｊ√南＋‘｝２焊缝焊脚高６＝０．７５３ｊ。１６ｍｍ作者简介：李俊菀（１９８４

5、一），男，福建泉洲人，２００７年毕业于西北大学工学院过程装备与控制专业，获硕士学位，现在西北电子化工学院攻读化工过程设备硕士学位。万　方数据第３０卷第１期李俊菀等．基于ＡＮＳＹＳ的夹套密封环结构的应力分析２有限元计算２．１计算模型的建立由于反应釜为轴对称结构，采用有限元轴对称问题的分析方法建立计算模型。取反应器筒体和夹套封口环部分为分析、计算对象，如图２所示。考虑到边缘应力的影响范围，上下筒体部分长度不小于２．５“再，实际取封口环上部筒体长度为３００ｍｍ，下部简体长度为５００ｍｍ。边界条件的处理：给定筒体上端轴向位移为零的约束；给定筒体和夹套下端和内压等效载荷Ｐ。和Ｐｚ，

6、而Ｐ。和Ｐｚ分别按Ｆ式确定：肛尝一业掣一ｓ．。５ＭＰａ壁厚器募营型塞篙鬻菩翕翥喜雾Ｐ。一孕孕一坠生整黑三攀一３０．０２５图２有限元计算模型４ｏ＇ｊ４灭１６ＭＰａ所用单元分别为（１）１８０１２个；（２）１７５６７个；（３）１８７７４个；（４）１８０１５个；（５）１７８４２个；（６）１７９２８个。各种结构的计算结果见图３。同时，在简体内壁施加０．２ＭＰａ的面载荷，在夹套内壁施加０．６ＭＰａ的面载荷。２．２计算结果图３封口环结构应力强度云图万　方数据石油化工设备技术３结果的对比分析３．１应力的最大值图３的计算结果显示，ＧＢ１５０附录Ｊ９推荐的６种封口环结构的当量应力，在本实例中

7、相差不大，最大应力在１０１．１ＭＰａ到１４２．５ＭＰａ之间，图３（ａ）的结构当量应力最小，图３（ｆ）的结构当量应力最大。总体上来看，锥形封口环结构［图３（ａ）～图３（ｃ）］在强度方面优于环形封口环结构厂图３（ｄ）～（ｆ）］，但按分析设计原则评定，６种结构均可安全使用。３．２最大应力的位置从图３的结果可见，尽管６种结构的最大当量应力相差不大，但出现的位置不同，锥形封口环结构［图１（ａ）～图１（ｃ）］的最大当量应力出现在封口环和筒体连接区附近，而环形封口环结构ｒ图１（ｄ）～图１（ｆ）］的最大应力均出现在封口环与夹套连接区域的内角点