《压力容器有限元分析计划.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器有限元分析计划.docx（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有限元的解析简介跟着科技的进一步发展，传统的解析方法已不可以满足此刻社会的需求，以及更不可以满足一些问题的精确解析，而有限元的出现和应用给机电、土木、航天等工业领域带来了历史性的打破。是有限元的应用软件，主要用于几何和网格划分、多物理场、结构力学、流体动力学、非线性结构、仿真过程及数据管理、显示动力学等多领域的应用有限元法是求解工程科学中数学物理问题的一种通用数值方法。本书介绍有限元法的基根源理、建模方法及工程应用，重申治论与实践的结合。全书包含两篇共16章，第1篇由第110章构成，介绍有限元法的基本理论和方法，内容包含：有限元法基本理论、平面问题、轴对称问题和空间问题、杆梁结构系统、薄板曲折
2、问题以及热传导问题、结构动力学问题、非线性问题的有限元法。有限元主要介绍有限元建模技术及基于ANSYS的有限元解析工程应用，内容包含：有限元建模的基本流程、模型简化技术、网格划分技术、界限条件办理与模型检查以及基于ANSYS的有限元解析工程应用实例。创新实践课题：压力容器的有限元应力解析与设计一、问题描述1、如图1所示为一台700立式储罐，其手孔的直径为88，资料为16MnR,设计压力为，工作压力为，弹性模量为201GPa，泊松比为，要求利用有限元解析对此压力容器进行应力解析设计。2、立式储罐用途：主要用于储蓄气体，如燃气等，由于储罐密封性能好且能承受较高的压力，因此将气体压缩成液体后，方便于
3、储蓄在储罐内。二、设计基本参数以下表：弹性模量201Gpa工作压力设计压力储罐直径700手孔直径88泊松比资料16MnR螺栓力82109N封头直径146壁厚34圆弧面直径18封头厚15立式储罐结构表示简图以以下图所示：图1在压力容器的应力解析中，压力容器部件设计关怀的是应力沿壁厚的分布规律及其大小，可采纳沿壁厚方向的“校核线”取代校核截面。该容器轴对称，因此只需考虑对储罐上半部分进行解析设计。法兰上的螺栓力可以转变成一个集中力F,且F=82109N。三、结构壁厚计算1.筒体厚度计算厚度：PcDi2KSmPc设计厚度：dC2C1名义厚度：n34mm有效厚度：enC2C12.椭圆形封头厚度标准椭圆
4、封头计算厚度：Ri0.0165设计厚度：dC2C1名义厚度：有效厚度：18mmenC2C13.手孔厚度有限元建模解析本次解析采纳建立有限元解析和应力设计一、GUI操作方式定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：执行changejobname，文件名命名为wuzu（2）定义工作标题：执行changetitle命令，对文件的压力进行解析3）关闭三角坐标符号定义单元种类和资料属性1）选择单元种类：在elementtypes命令中选择strucralsolid和quad8node822）设置单元选项：在elementtypeoption命令框中选择k3为axisymmertic（3）设置资料属性：
5、在materialnumber命令框中设置ex为，prxy为二、建立几何模型(1)生成矩形面，在bydimensios中设置三个矩形面数据以下：350，0,28044,146,44，62,600,（2）生成部分圆环面：执行partialannulus命令框中设置wpx,wpy,theta1,rad,theta2,分别为0,280,355,373,63，0,280,355,67,.6,383,903）面叠分操作：执行booleans下的areas命令A3和A5的面进行叠加4）删除面操作：执行delete下的below命令，选择A6和A8的面5）线倒角操作：执行lines下的linesfillet
6、命令，选摘要倒角的两条线在rad文本框中输入20，这则另一倒角的两条线，在RAD文本中输入106）线生成面操作：点击bylines命令选择以下两组三条线生成两个面7）面相减操作，在boolsean下的areas选择A10和A3两个面生成以以下图8）面向加操作：在boolsean下的addaaread选择以下四个面生成以以下图生成要点点：选择A2面中的L5在lineratio选项框中输入生成关（ 9）生成要点点：在ratio下输入lineratio=,生成要点点21.（10）生成线，拾取“15，20”“22，19”“14，17”“11，21”“3，13”“4，16”“5，12”“21，5”“24
7、，18”要点点生成九条线。再生成面。11）面分解操作：在AreabyLine下，拾取A2，A3,A10面，拾取L33,L27,L26线，生成的图形以以下图。12）进行编号压缩操作13）合并要点点：执行MergeItems命令，弹出图所示。选择Keypoints。（14）保存几何模型三、划分有限元网格（1）连接线过渡圆弧线：执行Lines命令，拾取L22、L8和L28的线，单击OK按钮。2）设置单元尺寸：执行MeshTool命令，弹出划单击Set按钮，拾取L1、L3、L15、L13、L19、L25、L26、L10、L27和L31的线，弹出ElementSixesonPickedLines对话框。
8、输入NDIV=4。3）设置全局单元尺寸：MeshTool命令，在SIZE文本框中输入20。（4）划分网格：生成的有限元网格以以下图：四、施加载荷并求解1）在线上施加面载荷：执行PressurelOnLines命令，拾取L4、L17、L14、L20、L30、L22、L8、L28、L24、L9和L7的线。弹出对话框，在LoadPRESvalue文本框中输入。2）施加集中载荷：执行OnNodes命令，拾取编号为708的要点点。弹出以以下图对话框。在Directionofforce/mom中选择FY，而后在Force/momentvalue文本框中输入82109。（3）显示单元：执行PlotEleme
9、nt命令，生成结果以以下图。4）求解运算：执行Solve-CurrentLS命令，阅读后执行File/Close命令，在Solutionisdone对话框时单击Close按钮完成求解运算。5)保存解析结果五、阅读运算结果1）显示变形形状：容器施加载荷就会产生力，而容器壁遇到力的作用将产生形变，变形量随力的大小改变，因此图中所出现的变形不一样是由于其遇到的力的大小不一样，因此容器的制作要依据实质用途设计，其各个部位所使用的资料的量要适合。变形公式为：F=ps所出结果吻合设计要求。（ 2）显示节点位移云图：生成结果以以下图：容器遇到力的作用容器壁产生变形就会出现节点的位移变化，变形量不一样，节点位
10、移也不一样，吻合设计要求。（3）显示节点的VonMises应力：生成结果以以下图对设计载荷作用下进行有限元解析，并对解析结果进行应力强度评定。评定的依照为JB4732-1995钢制压力容器解析设计标准。应力线性化路径的选择原则为：(1)经过应力强度最大节点，并沿壁厚方向的最短距离设定线性化路径；(2)对于相对高应力强度区，沿壁厚方向设定路径。设计工况下的评定线性化路径以以下图所示，线性化结果以以下图所示，都吻合设计要求。4）在路径上映照数据的图形显示：生成以以下图：（ 5）图形显示当前路径上应力线性化结果：以图形显示当前路劲上的全部应力重量、主应力及相关的应力强度。（6）疲惫解析校核最高压力工
11、况与最低压力工况下设备的最大应力强度均出此刻接收与封头相贯区的内壁，经过计算，疲惫校核经过。解析结论附录一PRINTLINEARIZEDSTRESSTHROUGHASECTIONDEFINEDBYPATH=PATH2DSYS=0*POST1LINEARIZEDSTRESSLISTING*INSIDENODE=395OUTSIDENODE=350LOADSTEP1SUBSTEP=1TIME=LOADCASE=0*AXISYMMETRICOPTION*RHO=+14THEFOLLOWINGX,Y,ZSTRESSESAREINSECTIONCOORDINATES.*MEMBRANE*SXSYSZSX
12、YSYZSXZS1S2S3SINTSEQVSX*BENDING*SYI=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQVICO*MEMBRANEPLUSBENDING*I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESXSYSZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQVICOSX*PEAK*SYI=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQVICO*TOTAL*I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESXSYSZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQ
13、VTEMPICO附录二PRINTLINEARIZEDSTRESSTHROUGHASECTIONDEFINEDBYPATH=PATH2DSYS=0*POST1LINEARIZEDSTRESSLISTING*INSIDENODE=395OUTSIDENODE=350LOADSTEP1SUBSTEP=1TIME=LOADCASE=0*AXISYMMETRICOPTION*RHO=+14THEFOLLOWINGX,ZYSTRESSESAREINSECTIONCOORDINATES.*MEMBRANE*SXSYSZSXYSYZSXZS1S2S3SINTSEQV*BENDING*I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESXSYSZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQVICO*MEMBRANEPLUSBENDING*I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESXSYSZSXYSYZSXZICOS1S2S3SINTSEQVICOSX*PEAK*SYI=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDESZSXYSYZSXZICOS
