平板封头不连续应力分析

封头是压力容器等化工设备的主要承压元件,其结构形式与其制造过程、承载能力、制造技术等有关。笔者采用ANSYS数值模拟和试验测定二者相结合的方式测定平板封头应力分布;对两种应力分析方法进行对比分析,得出封头应力变化的规律,对平板封头设计和选型具有一定的指导意义。     

基于AN SYS的矩形容器强度分析及结构优化

针对传统的矩形容器设计方法存在的局限性以及设计过于保守的弊端,提出了利用ANSYS分析软件对矩形截面容器结构进行强度分析和疲劳分析,并得到了该矩形容器结构应力分布规律,最大应力发生在筒体的倒圆角处且最大应力强度值为279. 409 MPa。在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以矩形容器结构的质量最轻为目标函数,利用ANSYS优化模块对矩形容器结构进行优化分析,使得优化后质量降低18. 86%,有效的降低了制造生产成本,提高企业经济效益。     

基于ANSYS软件对压力容器开孔接管区的应力与疲劳分析

文章利用ANSYS有限元软件对压力容器开孔接管区进行应力分析，获得了开孔接管区的应力强度分布图，得到最大应力发生在筒体最高位置与接管的连接处，[HTK]最大应力强度值为247.478 MPa。然后利用ANSYS进行疲劳寿命分析，将有限元方法与疲劳寿命分析理论相结合，得到累积使用系数均小于1，即开孔接管部位满足疲劳强度的要求，因此该容器是安全的。通过此次分析再次证明了ANSYS软件为压力容器实际工程应用中提供了可靠的、高效的理论依据。     

凸形封头与筒体不连续区域应力分布及优化

针对凸形封头与筒体不连续引起局部范围内应力迅速增大，使压力容器强度削弱的现象，利用有限元分析软件ANSYS，以球形封头、椭圆形封头和碟形封头这3种凸形封头为研究对象，考察不连续现象对其应力分布和应力集中系数的影响，并对其进行优化。结果表明：3种凸形封头压力容器的最大应力出现在不连续区域；远离不连续区域，应力基本维持不变，为薄膜应力；3种凸形封头削边长度出现临界值；对3种凸形封头削边段进行优化，球形封头压力容器优化效果最理想。研究结果对于凸形封头与筒体不连续区域应力分布及优化有一定的参考意义。     

复合材料和钛合金开孔平板的有限元分析

利用ANSYS有限元软件对复合材料和钛合金开孔平板进行强度分析，针对碳纤维复合材料具有各向异性和钛合金具有各向同性的特点，在线性弹性范围内采用有限元的数值解法对开孔平板进行强度分析．分析结果表明复合材料具有较高的承载能力，为复合材料开孔层合板在工程实际中的应用提供了参考依据．     

受内压圆柱筒体开孔-接管区应力集中的有限元分析

利用 ANSYS有限元分析软件通过三个算例对圆柱形筒体小开孔直接管区、大开孔直接管区、大开孔斜接管区的应力分布状况进行了研究 .从中了解到了最大第一主应力的变化规律 ,得出在弹性范围内的应力集中系数 ,并且得到ASME规范中的算式较好的验证     

凸形封头压力容器优化设计

针对传统的化工行业压力容器壁厚较大,生产成本过高的情况,课题组利用ANSYS有限元软件,以凸形封头压力容器中的 椭圆形封头和碟形封头压力容器为研究对象,考察其应力分布和位移分布的特点,并进行优化设计。结果表明：在相同载荷下,椭圆形封头压力容器应力较小; 椭圆形封头压力容器短半轴的变化、碟形封头压力容器直边段内径的变化趋势与目标函数体积的最大值相一致;经过21次迭代得到压力容器的最优设计参数,优 化效果明显。研究结果对于压力容器的优化设计和材料的合理利用有一定的参考意义。     

内压作用下双开孔圆柱壳孔间距限定

多开孔接管结构常用于压力容器和管道,文章重点考虑了不同A值和不同开孔间距,采用有限元分析法对内压 作用下轴向和环向双开孔圆柱壳进行了应力分析,基于弹性应力法和极限载荷法对承压结构进行应力强度评价。研究 结果表明,基于弹性应力法的应力强度评价,当轴向双开孔圆柱壳开孔间距不大于2. 010时,结构不能满足弹性应力强 度评定要求;基于极限载荷法的强度评价,双开孔圆柱壳均能满足应力强度评定要求。建议对轴向和环向双开孔圆柱壳 开孔间距分别作出限定     

圆柱壳双开孔接管结构的应力分布研究

针对化工过程装备中经常遇到的圆柱壳双开孔接管结构,采用有限元分析方法获得轴向和环向双开孔接管结构的应力集中系数分布图。分析结果表明,开孔率和开孔间距大小是影响筒体开孔接管区应力分布的主要因素。开孔率决定了开孔影响区的范围以及结构的最大应力集中系数,而开孔间距的变化直接影响到筒体孔桥部位上最大应力水平。研究结果为此类结构安全评定及优化设计提供有效手段。     

基于蜂窝夹套反应釜强度分析和结构设计

针对传统蜂窝夹套反应釜在结构设计时存在裕量过大，材料浪费等缺点，提出了利用有限元ANSYS软件对蜂窝夹套结构进行应力分析和疲劳校核，得到了应力强度最大点位于短管与夹套结构焊脚外壁处。在保证疲劳强度和应力强度条件下，采用ANSYS参数化语言对夹套反应釜的短管壁厚、短管直径、短管间距及夹套厚度等4个参数优化设计，并以整体结构的总质量最小作为设计的目标函数，分析结果表明优化后的质量降低了39.4%。课题组的研究成果缩减了生产制造费用，实现了降低结构质量和经济化的目标。     

双肢薄壁墩温度效应仿真分析

在日照温度分布理论以及有限元分析方法的基础上，利用ANSYS的二次开发功能，编制了双肢矩形薄壁空心墩结构的温度场和温差效应分析的专用程序，并结合实例验证了仿真分析的准确性。同时以某高墩大跨连续刚构桥的双肢薄壁墩为研究对象，利用二次开发成果，对双肢矩形薄壁空心墩在日照温度荷载作用下的温度效应进行了分析，得出了双肢薄壁墩结构在悬臂状态与铰支状态两种不同的工况下，桥墩的温度应力与整体变形。结论可以为双肢薄壁墩的设计和施工提供参考。     

超临界CO2萃取釜卡箍式快开结构强度分析及优化设计

为了实现萃取釜的轻量化设计,采用ANSYS软件对60 L超临界CO2萃取釜进行有限元分析,得出萃取釜卡箍 式快开结构的应力分布;在满足强度和抗疲劳性能的前提下,分别采用安全裕度法和JB 4732应力评定法提取状态变 量,以体积最小为目标进行优化设计。结果表明：2种方法优化后的效果明显,优化后的体积分别减少了22. 5%和 24. 2%。优化设计达到了轻量化目的,同时为萃取釜卡箍式快开结构优化设计提供有益参考。     

闭口肋正交异性钢桥面板应力分析

正交异性钢桥面板在车辆荷载作用下将产生极大的面外弯矩,由于桥面板与纵肋的相对厚度较小,这种面外弯矩将导致较高的弯曲应力进而使构件产生裂纹。用大型有限元分析软件ANSYS对正交异性钢桥面板在板 肋连接处的应力状况进行了数值计算。计算结果表明桥面板应力一般大于纵肋应力,可在横截面加设内横隔板以改善结构受力,同时帽孔尺寸不宜过大,设为25 mm较为合适。     

高压容器结构不连续区域的随机有限元分析

利用二阶矩法推导出圆柱壳和球壳基于弹性失效设计准则的中径公式的可靠度指标计算公式,并将其应用于一算例中。在此可靠性设计基础上建一圆柱壳和半球形封头连接的高压容器模型,然后利用ANSYS软件对其进行随机有限元分析,求出圆柱筒体与封头连接区的可靠度。结果表明:高压容器中圆柱筒体与封头连接区的可靠度远低于半球形封头与圆柱形筒体的可靠度。本文对输出的功能函数进行的灵敏度分析,可为结构参数的优化设计提供参考。     

硫化罐齿啮式快开结构优化设计

为了降低硫化罐齿啮噬式快开结构的应力,通常应对的方法是设计时增加法兰的厚度,因此结构较笨重,产品竞 争力不强。为此文中提出采用ANSYS对DN800硫化罐整体相连卡箍齿啮式快开结构进行有限元分析,得到各部位的应 力分布;在满足强度和抗疲劳性能的前提下,分别采用安全裕度法、JB 4732应力评定法对状态变量进行提取,以体积最 小为优化目标,对结构进行优化设计,优化后体积分别减少了12. 8%和14. 1%。比较发现采用安全裕度法对状态变量 进行提取,计算效率高,便于工程推广。     

基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结 构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂 纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂 纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处 应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大, 由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。     

基于ANSYS的异型挠性管板强度分析及优化

为确保某异型挠性预热器管板强度的安全性,利用ANSYS分析软件对其进行强度分析。由分析结果可知,管板的设计满足各个工况的强度要求,温度载荷对管板的应力强度和应力分布影响显著。由于管板的初始设计过厚,导致设计偏于保守。利用ANSYS提供的APDL语言编程参数化技术,针对此过大安全裕度的问题,对该换热器进行结构优化分析。分析结果表明,在满足强度的要求的前提下,管板厚度得到有效降低,由此节约管板材料将近32%,优化效果十分明显,实现了轻量化和经济性的目标,对工程设计研究具有一定的指导意义。     

销孔间隙与孔壁承压容许应力取值研究

销连接是现代钢结构连接常用的形式,然而销孔与销轴之间不可避免地存在间隙。利用ANSYS软件研究销孔间隙对耳板孔壁承压容许应力的影响。在弹塑性阶段,通过详细的数值分析以塑性区面积为“桥梁”研究了销孔间隙对耳板孔壁承压建议容许应力的影响。将得到的离散数据进行解析拟合,给出了耳板承压建议容许应力随销孔间隙变化的公式。     

高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算

在高压容器筒体与封头连接区,由于几何形状的不连续容易产生应力集中并伴随有疲劳现象,因此对此类部件进行疲劳寿命评估是分析设计的一个重点。文章首先利用有限元软件对该结构进行了计算,结果显示在过渡段与筒体的连接处应力值最大。并针对该应力条件,参照JB473295对该部件进行了疲劳计算。最后通过有限元结构疲劳分析加以验证。     

钢桥面板横隔板弧形开孔处疲劳裂纹成因分析及构造措施

钢桥面板横隔板弧形开孔处是疲劳裂纹的高发位置。为了分析该位置疲劳裂纹的成因,首先根据关注细节的应力影响线,分析了车轮面内和面外荷载对不同细节应力幅产生的效应。结合火焰切割边缘残余应力的分布,对弧形开孔边缘主压应力主导的状态仍产生疲劳裂纹的现象进行了解释。然后根据线性累计损伤准则,说明了超载对弧形开孔边缘疲劳细节的损伤度的影响。最后讨论了弧形开孔位置焊缝的构造形式和加工制造工艺。优良的焊缝质量和合理的构造形式将会降低应力集中效应,限制超载是控制疲劳裂纹发生的关键。