压力容器的有限元分析算例

?必威动态 ????|???? ?2019-07-27 12:32


  本文应用AlsysApp求解一个算例,这个算例内容是计算一个受内压带平封头薄壁圆筒的边缘应力。容器长5000mm,平均直径1600mm,壁厚26mm,封头的厚度同壁厚相同,设计压力3.43Mpa,材料(Material)的泊松比L=0.3。
  建立结构模型,Ansys提供了建模功能,而且还有同AutoCA
  D、PRO/E,UG等CAD/CAMApp的接口(interface)。压力容器能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。在建模的同时,要指定元素类型、常量、材料等特性。由于是薄壁圆筒,为了使所建模型更接近于实际情况(Condition),元素类型采用shell63型。这种元素类型具有折叠及薄膜(薄而软的透明薄片)特性。与平面同方向及法线方向的负载皆可承受,应力强化及大变形的效应也适应于该元素。由于shell63型要应用在面单元上,直接用Ansys建模比较田难,本文借助Pro/ENGlNEER建立个圆筒面。
  结构模型的网格化是整个分析(Analyse)过程(guò chéng)重要的一步。理沦上,网格划分越细,得出的结果越接近于实际结果,实际上,网格划分达到)定程度后,再继续细化,结果不会精确非常多。
  对受力不同结构处,网格划分应有区别。储气罐专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。由于筒体与封头的连接处受力比较复杂,所以这一部分网格化分得较细。在远离连接处,网格可以化分大一些。图2为网格化的结构模型。模型的网格化
  施加载荷,载荷的施加可以在网格化前,也可以在网格化后。储气罐不同分:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。按照压力分:低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐(压力容器)一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。在求解运算时,Ansys系统(system)会自动把载荷加在节点和元素上。3结果分析3.1简体边缘应力分布Ansys提供彩色云图显示结果的功能,从中可以了解到筒体各处的分析结果如变形、应力、应变的情况(Condition)。
  封头边缘应力的分布由于本算例中的平封头厚度同筒体的厚度相同,受压后,平封头有一定的变化。对于厚度很大的封头,受压后不发生变形,其最大值出现在与简体连接处,但封头厚度不是很大时,受压后就会发生变形,最大值出现在封头中心处。这一结论清楚地在封头的等效应力SEQV与X轴向位移关系曲线图中表现出来。