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1、1 压力容器 设计审批人培训 六 二 一二年二月 2 内容简介 一 压力容器设计计算应用软件 二 CAD画图应用软件 3 一 压力容器设计计算应用软件 计算软件 SW6 1998 过程设备强度计算软件包 LANSYS PV1 2 压力容器强度设计系统 VAS2 0 压力容器分析设计系统 4 1 SW6 过程设备强度计算软件包 SW6 98 过程设备强度计算软件包 是 以国标GB150 98 钢制压力容器 GB151 99 钢制管壳式换热器 GB12337 98 钢制球 形储罐 JB T4710 2005 钢制塔式容器 JB T4731 2005 钢制卧式容器 及HG20582 98 钢制化工容
2、器强度计算规定 为编制依据 它的运行环境为WINDOWS系统 此软件在运行 过程中直观 方便 灵活 5 该软件包含了10个设备计算程序 每 个设备计算程序既可进行设备的整体计算 也可进行该设备中某一个零部件的单独 计算 6 零部件计算程序可单独计算最为常用 的受内 外压的圆筒和各种封头 以及开 孔补强 法兰等受压元件 也可对HG20582 1998 钢制化工容器强度计算规定 中的 一些较为特殊的受压元件进行强度计算 十个设备计算程序则几乎能对该类设备各 种结构组合的受压元件进行逐个计算或整 体计算 7 由于SW6 1998以Windows为操作平台 不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面
3、 因而允许用户分多次输入同一台设备的原 始数据 在同一台设备中对不同零部件原始 数据的输入次序不作限制 输入原始数据时 还可借助于示意图或帮助按钮给出提示等 极大地方便用户使用 一个设备中各个零部 件的计算次序 既可由用户自行决定 也可 由程序来决定 十分灵活 8 为了便于用户对图纸和计算结果进行校核 并符合压力容器管理制度原始数据存档的要 求 本软件可以打印用户输入的原始数据 计算结束后 分别以屏幕显示简要结果及 直接采用WORD表格形式形成按中 英文编排的 设计计算书 等多种方式 给出相应的计算 结果 满足用户查阅简要结论或输出正式文件 存档的不同需要 9 SW6 98在使用过程中有以下特
4、点 在数据输入时可随时退出程序运行 程序运 行时数据输入和运算可以任意交替进行 对于结 构数据的输入在界面上采取了图形提示 在一个 设备计算程序中 各数据输入页面可方便的随意 切换 计算结果可用两种形式输出 一种是屏幕 显示 另一种是通过WORD以表格形式打印输 出或作为文件存放 10 SW6 98软件内容 SW6 98软件有10个设备级计算程序 一个 零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序 每个计算程序有对应的一组图标 只要点击图 标就能使某个程序运行 SW6 98对一种设备的输入数据文件都规定了一 个后缀名 11 10个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表 12 13 14
5、15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 可用于计算超出GB151 1999范围的固定管板 按JB4732 95所给出的解析方法进 行固定管板计算的模块 并已将其集 成到SW6 1998中 该模块主要针对 超出GB151 1999范围的一些固定管 板结构 给出了进行设计计算的补充 手段 具体来说 该模块的计算方法 是基于JB4732 95附录 可用于计 算以下结构的固定管板结构 35 1 b型和e型管板结构中管板周边不布管区较 宽 k 1 的结构 2 管板与壳程筒体法兰搭焊连接的结构 3 管板与壳程筒体法兰平齐焊连接
6、的结构 36 另外 对于k 1的b型和e型管板结构 本 模块实际也能计算 考虑到这两种结构在 GB151 1999计算方法的范围之内 对于同样的 一个结构 按GB151 1999的方法和按 JB4732 95的方法进行计算所得到的结果必定有 所不同 因此 本模块在给出计算结果的同时 将提示用户 对于这样的结构 应采用 GB151 1999的方法进行计算 本模块采用的应力评定准则同GB151 1999 37 2 LANSYS PV1 2 压力容器强度设计系统 LANSYS PV1 2计算内容 a GB150 1998 b GB151 1999 c GB19749 1997 压力容器波形膨胀节 d
7、 大开孔 HG20582 1998压力面积法 38 LANSYS依据GB150 1998 GB151 1999 GB16749 1997 GB12337 1998 JB4731 2000 JB4710 2000 HG T20569 94及有关基础标准进行编制 在尊重原标准及行业习惯的原则下作了合 理的分类 八十多种零件项 计算项 归纳为 壳与封头 平盖与法兰 换热器零件 非 圆形截面容器 筒体端部五类 设备类包 括换热器 卧式容器 直立容器 搅拌器 等几大类 39 LANSYS以用户为中心运作 用户选择 需要的设备 并可添加零件 更可以由用户 组合零件建立自己的设备 甚至零件名称也 可由用户命
8、名 LANSYS强大的及时计算功能 加上数 据输入 图形提示 计算结果同页集成 用 户所见即所得 甚至重要的中间数据也能及 时看到 直观高效 40 带页标签的工作簿式设计 使得计算 项之间的切换准确快捷 如同翻看设计书 一样 而且计算项计算通过后页标签图标 将由红色变为绿色 输入数据缺省值设置 标准元件数据 套用功能 如法兰 型钢 不仅降低了用户 工作强度 也为用户提供了参考数据 LANSYS自动产生规范化格式 加入 封面 目录及图形公式甚至表格的设计计 算书 方便用户存档 41 LANSYS 具有强大的项目文件组织管理功 能 诸如多文档功能 复制粘贴功能 排序 删除功能等 项目文件包括计算内
9、容 计算 模式 输入输出数据及报告 这些内容均由 LANSYS自主管理 无须第三方软件支持 文件非常小 通常只有10K左右 42 LANSYS合乎标准的专业纠错提示 使用户的疏漏减为最少 如管板管孔数太 多 LANSYS也能提示纠错 设备项目中各计算项的设计压力 设 计温度 公称直径 压力试验类型四项数 据相互关联 一经修改 相关计算项全部 动态产生计算结果 自动找出计算项中试 验压力最小值作为设备试验压力 43 翔实的LANSYS帮助 尽可能引用 标准原文原图 用户在得到准确帮助的 同时 又能熟悉标准本身 材料录入与管理功能 使用户可以 方便地使用标准以外的材料 44 45 46 47 3
10、VAS2 0 压力容器分析设计系统 VAS 2 0 压力容器分析设计系统 是北京飞箭 软件有限公司 现为北京大通日盛工程软件开发有 限公司 依据 钢制压力容器 分析设计标准 JB4732 95 独立研制开发 用于压力容器有限 元分析的专用软件 它集合理的力学模型 优化的 网格剖分和巧妙的内存管理于一体 同时辅以 Windows风格的用户界面和强大的可视化功能 并 采用工程化的数据输入方式 在压力容器分析设计 领域 该软件与国外通用有限元软件相比 易学易 用 便捷高效 在多方听取了压力容器行业专家的 建议后 经过专业开发人员的开发的专用于压力容 器分析设计的最新版本 48 它采用面向对象的软件设
11、计技术 运行于 Windows 中文环境下 将数据输入 网格生成 有 限元计算 后处理 图形显示等功能集成为一体 具有操作简便 实用性好 可靠性高 图形功能强 大等特点的基础上 同时汲取了国外软件的许多优 点 在功能上和适用范围上有较大的拓展 在设计 流程 用户界面 可视化处理等方面都做了重大改 进 算法更为高效合理 精度大为提高 某些方面 已达到或超过国外同类软件的水平 这些主要具体 体现在 49 具有法兰类 夹套类 管板换热器类 球型储罐类和多 层膨胀节等部件 并且全部开孔接管增加了整体补强形式和 内插形式 使本软件可处理的部件类型多达二十六种 几乎 涵盖了 JB 4732 95 标准中列
12、出的所有部件类型 计算流程更贴近容器设计过程 自动生成分析报告 按照国家行业标准 JB 4732 95 计算容器壁厚 网格剖分更加优化合理 增加材料库 大大简化材料参数输入 交互式后处理功能 功能更加强大的图形显示 有限元分析改为双精度计算 精度大为提高 50 其中VAS 2 0最突出的特点是 它能自动将用户 输入的原始数据 部件解析厚度计算结果 位移及应 力分析结果 疲劳分析 强度校核结果等汇总起来生 成完整的应力分析报告 完成这些工作您只需用鼠标 点击一个菜单项而已 就这么简单 这就极大地方 便了用户 最大限度地减轻了工程设计人员的工作量 目前即使国外同类软件也尚无这些功能 51 该软件包
13、将各种压力容器部件归结为几种典型 模型 用户只需选择模型 并按界面显示的对话 框填入几何尺寸参数 网格剖分控制参数 材料 参数和边界条件 系统的前处理模块便会自动生 成有限元网格 然后用户可在系统集成环境控制 下交互执行 网格生成 图形显示 有限元计 算 直到对结果满意为止 52 典型部件 椭圆封头 碟型封头 球冠封头 柱壳 锥壳接管 球壳接管 椭圆封头补强圈补 强 柱壳补强圈补强 锥壳补强圈补强 三通 四通 53 54 使用ans vas接口计算的大开孔部件 偏锥 补强大开孔 大开孔 55 三通 双侧大开孔 四通 56 实用的计算模型 线弹性静力计算 温度场 热应力 疲劳计算 应力分类 JB
14、4732理论壁厚 部分模型负压稳 定性计算 极限载荷计算 57 新加管板部件介绍 58 1 无内筒三维管板 结构形式 是否管板兼作法兰 是否有膨胀节 59 筒体及法兰的主要几何参数 h 分析高度 d1 法兰外边缘直径 d2 螺栓孔中心圆直径 d3 螺栓孔直径 d4 筒体内直径 t1 筒体壁厚 t2 筒体与管板 的焊缝宽度 t3 管板厚度 t4 壳程侧管板开槽宽度 h3i 管板 上表面到焊缝顶点的距离 h3o 法兰上表面到焊缝顶点的距离 60 管板不兼作法兰且无膨胀节时的模型 61 约束条件 62 管板不兼作法兰但有膨胀节时的模型 63 边界条件 64 边界条件 65 2 带圆角且不兼作法兰的管
15、板 对于无内筒三维管板 当管板不兼作法兰 时 壳程筒体和管程筒体的厚度必须相同 而且管板与两程筒体连接时对接焊 为 了弥补这一缺陷 加入此部件 66 主要几何参数 d1 筒体内直径 c1 筒体长度 c2 筒体侧短节 长度 t1 筒体 厚度 r1 筒体侧圆弧 半径 r2 箱 体侧圆弧半径 d8 外限定圆直 径 t5 管板 厚度 d6 管箱内直径 c8 管箱长度 c9 管箱侧短节 长度 t4 管箱 厚度 67 模型图 68 约束条件 69 2 有内筒三维管板 结构形式 70 主要几何参数与无内筒三维管板相同 约束条件 对法兰上载荷的处理 71 边界条件 72 边界条件 73 3 再沸器 结构形式
16、是否管板兼作法兰 是否有膨胀节 74 主要几何参数 d1 管箱内直径 d2 小端 筒体内直径 d3 大端筒体 内直径 h1 管箱侧短节长 度 h2 管箱长度 h3 膨胀节与偏锥间的小端筒体长 度 h4 偏锥小端直边长度 h5 偏锥大端直边长度 h6 大端筒体的长度 h7 筒体侧短节长度 h8 管板 与膨胀节间的小端筒体长度 a1 偏锥的最大偏角 t1 管箱厚度 t2 小端筒体厚度 t3 偏锥壁厚 t4 大端 筒体壁厚 t5 管板厚度 r1 筒体侧圆弧半径 r2 箱体侧圆弧半径 r3 偏锥 小端挝边半径 r4 偏锥大 端挝边半径 75 不带膨胀节时的模型 76 约束条件 77 边界条件与无内筒三唯管板完全相同 另外 再沸器还做了有两端管板的整体模 型 比前者的优点是可以体现温度载荷沿 着轴向的变化 三维模型 其约束条件和 载荷条件如下所述 78 模型图 79 约束条件 80 边界条件 81 4 浮头式管板 主要几何参数 h 换热管长度 d1 下管板外直 径 d2 上管板 外直径 d3 外 限定圆直径 d4 下管板垫片反力作 用中心圆直径 d5 上管板垫片反 力作用中心圆直径 d6 螺栓孔
