ANSYS应力分析报告StressAnalysisReport学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据21.1设计参数2二. 1.2计算及评定条件2结构壁厚计算3结构有限元分析43.1有限元模型53.2单元选择5三. 3.3边界条件6应力分析及评定74.1应力分析74.2应力强度校核84.3疲劳分析校核11分析结论11附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（A）12附录2设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（B）13附录3设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（C）14附录4设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（D）16附录5设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（E）17附录6设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（F）19附录7设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（G）20附录8设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果（H）21二设计分析依据《压力容器安全技术监察规程》JB4732-1995《钢制压力容器一一分析设计标准》(2005确认版)1.1设计参数表1设备基本设计参数正常工作压力/MPa(g)0.25~2.7最局工作压力/MPa(g)2.7设计压力/MPa(g)2.97工作温度/C250设计温度/C270筒体材料Q345R封头材料Q345R介质CO、蒸汽腐蚀裕量C2/mm1.5焊缝接头系数1.0循环次数/10小时1Di4000Di11500L16000L22500L31500L42500接管a?508X16接管b?168X8接管c?508X14接管d?268X12接管e?219X251.2计算及评定条件静强度计算条件表2设备载荷参数设计载荷工况工作载荷工况气压实验工况设计压力/MPa2.97工作压力/MPa0.25~2.7试验压力/MPa-设计温度/C270工作温度/C250试验温度/c-注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工作载荷进行计算，本报告中分别选用设计载荷进行进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
1) 材料性能参数材料性能参数见表3,其中弹性模量取自JB4732-95表G-5，泊松比根据JB4732-95的公式(5-1)计算得到，设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2和表6-6确定表3材料性能参数性能温度270C材料名称厚度mm设计应力强度MPa弹性模量MPa泊松比Q345R钢板/Sm=134.8Et=1.884105(1—0.316MnII钢管<300Sm=144.8Et=1.884105(2) 疲劳计算条件此设备接管a、c上存在弯矩，接管载荷数据如表4所示表4接管载荷数据表ac?508汲2?508X20纵向弯矩ML(Nmm)9X1079X107:.结构壁厚计算按照静载荷条件，根据JB4732-95第七章(公式与图号均为标准中的编号)确定设备各元件壁厚，因介质密度较小，不考虑介质静压，同时忽略设备自重1. 筒体厚度因Pc=2.97MPa<0.4KSm=0.4M刈34.8=53.92MPa，故选用JB4732-95公式(7-1)计算筒体厚度：计算厚度：PCDi2.974000=————==44.56mm2KSm-R21134.8-2.97c设计厚度：、d=、.C2C1=44.56+1.5+0.3=46.36mm名义厚度：、'.n=54mm有效厚度：、e=、n-C2-C1=54-1.5-0.3=52.2mm2. 椭圆形封头厚度标准椭圆封头，厚度根据JB4732-95图7-1中r/Dr=0.l7的曲线确定。
RKS；2.971134.8=0.022033,查表得:5—=0.0165计算厚度：、.二R0.0165=20000.0165=33mm设计厚度：、.d=、.C2C1=33+1.5+0.3=34.8mm名义厚度：-f=54有效厚度：、e='n-C2-C1=54-1.5-0.3=52.2mm考虑到封头的厚度减薄量13%,有限元计算厚度为、=54(1-13%)-1.5-0.3=45.18mm3. 开孔接管接管开孔采用16Mnn厚壁管，结构见总图及零件图，各开孔厚壁管有效尺寸如表5所示：表5接管有效尺寸接管a?508X14.5接管b?168X6.5接管c?508X12.5接管d?268X10.5接管e?219X23.5三.结构有限元分析按照JB4732-1995进行分析，整个计算采用ANSYS11.0软件，建立有限元模型，对设备进行强度应力分析3.1有限元模型⑴上封头部分根据上封头的结构特点和载荷特性，建立了1/2上封头的力学模型在封头与筒体连接处，存在不连续应力，但其值较小，对整个封头及其接管的应力分布影响较小，故予以忽略上封头及其接管的三维实体模型如图1所示：图1上部封头三维实体模型(2)下封头部分根据下封头的结构特点和载荷特性，建立了1/2上封头的力学模型。
如图2所示:3.2单元选择在结构的应力分析中，采用ANSYS11.0软件提供的Solid95单元进行六面体网格划分图3、4为上、下部封头的网格划分模型图2上部封头的网格划分模型图3下部封头的网格划分模型3.3边界条件(1)位移边界条件对上、下部封头模型的筒节的外端面z方向进行约束，同时对模型的对称面施加对称约束为了限制模型的刚体位移，对模型筒节的外端面上，X=0处对称两点约束的X方向进行约束，ax=0；y=0处对称两点约束的y方向进行约束，ay=02)力的边界条件在设备的筒节内壁、各接管的内壁以及封头内壁施加内压载荷，在补强管的外端面上施加等效平衡面载荷因是1/2模型，则接管上的弯矩为一半M=4.5e7N.mm平衡载荷计算公式为:设计工况接管平衡面载荷大小见表6表6设计工况下接管平衡面载荷(MPa)设计压济、abde?508x16?168x8?268X12?219X25MPa-21.37-13.40-14.39-4.37设计工况(2.97MPa)载荷作用下，下部封头部分的边界条件施加情况如图4所示t104E+07-.me+os-+io5E+oe-.66?e+07-.w睨e+叩-+12SE+O0-.efiOt+O7-U75E+07-Be7778图4上部封头的边界条件加载图四.应力分析及评定4.1应力分析设计工况(2.97MPa)载荷作用下，上、下部封头的应力强度分布如图5、6所示。
NODA1SOLUTIONSTEP=1SUE=1TIME=i3JNT(AVG)DHE=2.3213MN=L475SMK=236,167AN1.47553»633IDS,79215L9521Q.ID827,55479,712131,871194.02P236.187图5上部封头的应力强度分布.3
血+7剽心c=,3S5E*03图8下封头接管强度评定路径设定（E、F、G）图9强度评定路径设定（H）4.3疲劳分析校核最高压力工况（2.97MPa）与最低压力工况（0.25MPa）下设备的最大应力强度均出现在接管与封头相贯区的内壁，分别为S1=395MPa,S2=33.7MPa则，Sait=（395-33.7）/2=180.65MPa查JB4732附录C的图C-1，得许用循环次数[n]=2X04实际工况要求循环1次/10小时，因此，实际循环次数n=0.1>24X360X15=1.296、104<回=2104所以，疲劳校核通过五・分析结论经上述有限元数值模拟计算，并按JB4732-1995〈〈钢制压力容器一一分析设计标准》（2005确认版）的有关规定进行应力评定及疲劳分析校核，结论：在设计工况和操作工况下，设备满足应力强度和疲劳强度要求附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(A)PRINTLINEARIZEDSTRESSTHROUGHASECTIONDEFINEDBYPATH=ADSYS=0*****POST1LINEARIZEDSTRESSLISTING*****INSIDENODE=15672OUTSIDENODE=15663LOADSTEP1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=。