壓力容器大開孔分析報告文案

./壓力容器分析設(shè)計目錄1問題分析32基本參數(shù)42.1設(shè)計參數(shù)42.2材料參數(shù)43有限元建模43.1幾何模型簡化43.2有限元模型54結(jié)果分析54.1有限元模型驗證54.2應(yīng)力強(qiáng)度安全評定71問題分析本次分析是針對換熱器標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭〔S30408開孔進(jìn)行分析。圖1部件圖筒體徑=850mm,壁厚t=12mm；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭徑=850mm,壁厚t=12mm；在橢圓封頭頂端開孔,且接管尺寸為φ524×20mm,筒體側(cè)面開孔尺寸DN=50mm,且距離筒體上端部為250mm。根據(jù)GB150-2011第152頁得,凸形封頭或球殼上開孔最大直徑d≤,得本模型中最大開孔應(yīng)為425mm,顯然不符合GB150-2011的規(guī)定,因此不能采用常規(guī)設(shè)計。則應(yīng)按照J(rèn)B4732-95進(jìn)行分析設(shè)計,我們可以通過有限元建立模型進(jìn)行應(yīng)力評定。在筒體上有一個開孔,對于一般鋼材泊松比v=0.3,應(yīng)力衰減長度x=2.5=178.54mm<250mm,因此在利用ansys建模時可以忽略其應(yīng)力影響。通過觀察發(fā)現(xiàn)本模型可以采用對稱型建立模型,同時在接管頂端施加端面平衡載荷=,其中壓p=1.6MPa。2基本參數(shù)2.1設(shè)計參數(shù)由模型總圖得管程設(shè)計壓力p=1.6MPa,設(shè)計溫度為-10~130℃,取T=130℃。取筒體長度L=500mm,標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭直邊段L1=25.5mm,大開空接管外伸長度L2=212mm,接管倒角R=5mm。2.2材料參數(shù)由GB150-2011和JB4732-95標(biāo)準(zhǔn),查得S30408不銹鋼在該溫度下材料性能參數(shù)如下：根據(jù)GB150-2011第84頁插值得：=187GPa根據(jù)GB150-2011第49頁插值得：=137MPa根據(jù)JB4732-95表6-2鋼材的設(shè)計應(yīng)力強(qiáng)度,通過插值得到相應(yīng)設(shè)計溫度下的S30408材料的設(shè)計應(yīng)力強(qiáng)度為：=205MPa；厚度為3~60mm時,=137MPa3有限元建模3.1幾何模型簡化選用plane183單元,在options中K3設(shè)置Axisymmetric,建立幾何模型。..圖2全幾何模型圖3接管處幾何模型3.2有限元模型采用映射劃分網(wǎng)格,設(shè)置單元邊長2mm。圖4接管處網(wǎng)格劃分圖5封頭與筒體連接處4結(jié)果分析4.1有限元模型驗證圖6筒體節(jié)點路徑圖7筒體和封頭連接處節(jié)點路徑通過定義路徑,然后將應(yīng)力映射到曲線上,圖8和圖9分別是圖6和圖7的應(yīng)力圖圖8筒體第一、二和三應(yīng)力路徑曲線理論解：第一主應(yīng)力===56.67MPa；第二主應(yīng)力===28.33MPa；考慮到該殼體是薄壁殼體,則第三主應(yīng)力=0MPa。解析解：第一主應(yīng)力=57.455MPa；第二主應(yīng)力=27.945MPa；第三主應(yīng)力=-1.6MPa通過比對,圓柱殼上第一、二、三應(yīng)力的理論解和解析解基本一致。圖9筒體和封頭連接處第一、二和三應(yīng)力路徑曲線理論解：封頭在赤道上的第一主應(yīng)力=<1->=×〔1-=-56.67MPa封頭在赤道上的第二主應(yīng)力===28.3MPa通過定義應(yīng)力路徑,由圖9得,數(shù)值解和理論解并不符合,這是由于筒體與封頭連接處存在邊緣應(yīng)力。經(jīng)驗證,有限元模型復(fù)合要求。4.2應(yīng)力強(qiáng)度安全評定按照圖10所示A-A,來進(jìn)行應(yīng)力線性化AAAA圖10應(yīng)力線性化路徑線性化法是將容器各計算部位應(yīng)力,按選擇的危險截面把各應(yīng)力分量沿一條應(yīng)力處理線首先進(jìn)行均勻化和當(dāng)量線性化處理,然后進(jìn)行應(yīng)力分類評定。通過ansys軟件進(jìn)行應(yīng)力線性化處理得圖11,圖11應(yīng)力線性化處理曲線圖圖12第三強(qiáng)度應(yīng)力云圖應(yīng)力強(qiáng)度云圖如圖12所示,可見最大應(yīng)力強(qiáng)度發(fā)生在接管根部外壁,貫穿接管的外壁取應(yīng)力評定處理線,利用ansys的線性化處理程序進(jìn)行處理,可得到該處理線上的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及薄膜+彎曲應(yīng)力強(qiáng)度。表1應(yīng)力強(qiáng)度計算結(jié)果<MPa>評定線位置PLQPL+QFPL+Q+F壁A-A中面外壁174.20174.2250.441.2890.3524.65142.0160.2239.791.15262.5根據(jù)JB4732-1995,封頭接管根部在外部載荷或力矩,或壓作用下,其薄膜應(yīng)