基于ANSYS拼装罐体极限承载容量的模拟计算

寿命 低 、 外观 粗糙 和 缺 少 工业 化 生 产 等 问题 ， 这 些 弊 矩 力 ； 雪为雪 载力 ， 依 据 以 国家 工 程设 计 规 范 取 值 ； 病很 难从 根 本 上 得 到 解 决 。 近 年 来 ， 拼 装 罐 体 由 于 Ｆ 液为液体 压 力 ； Ｆ 渡 悬为旋 流带 给 的扭 力 ； １ ． ６为安 全 可 重复使 用 、 更环保 、 安装操 作更方便 、 更 有 利 于 实 系数 。 现标 准工 业化 生 产 、 更 能保 证 产 品 质 量 等优 势 ， 已 成 为焊 接罐 体 的升 级换 代 版 。随着 土 地 成 本 的提 高 和 工程 规模 往 大 型 化 方 向发 展 的趋 势 ， 尤 其 市 场 上 已
支撑 。Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件作 为工程机械 最为常用的仿真 分析软件 ， 可以 直观 科 学地预测设 计缺 陷， 为优 化设计提 供依 据 ， 尤 其是在极 限条件下的非标设计提供更 为合理 的设计 方案。结合 工程 实例 ， 详 细阐述 了 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ在 拼装罐 体极 限承载容
量 的模 拟 设 计 中的 具 体 应 用 。
（ １ ． 合肥职业技术学院， 安徽 合肥 ２ ３ ８ ０ ０ ０ ； ２ ． 青 岛和硕环保科技有限公司， 山东 ３ ． 井 冈山大学 机 电工程 学 院 ， 江西 吉安 ３ ４ ３ ０ ０ ９ ）
摘
青岛 ２ ６ ６ １ ０ １ ；
要： 拼装罐体作 为环保 、 农业和化 工工程项 目中最常用的非标设 备之一 ， 拥有 广阔的 市场 ， 但 缺乏 设计规 范的理论
有 项 目的升级 改造 ， 受原 有 场 地 条 件 限制 ， 对罐 体 设
备不 能遵 循 以往 的 高 径 比设 计 ， 特 殊 比例 和 超 大 容 量 的拼装 罐更 能 满 足市 场 需 求 。现 在 罐 体设 计 仍 然 是 参 照 已有 的焊 接 储 罐 设 计 规 范 ， 尤 其 是 对 于 非 标 极 限条件 下拼 装罐设 计 缺少 指 导性 的计 算依 据 。 有 限元 可 以实 现 不 同环 境 条 件 下 的零 部 件 及整 个 工 程 的设 计 缺 陷及 条 件 满 足度 进 行 计 算 。借 助有 限元仿 真 分析 软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ， 可 以完 成 精 确计 算 ， 直视 计 算结 果 ， 实 现极值 对 比 ， 并 能 与 设 计 软 件 实现 交 互
式 中： 盯 为螺 栓预 紧状 态 下 的计 算 应 力 ， 盯 ．＝
ａ
＋ （ ｐ ｖ ｔ ｏ ＝ 。 ＋ ） 小 ２ 工 程实例
１ ． ３ ｏ ｒ ； Ｆ 为螺 栓所 受 的预 紧力 ， 单位 为 Ⅳ。 本 实 例 为 ｌ千 立 方 储 水 罐 。罐 体 直 径 ７米 ， 高
（ ２ Ｊ
内径 ； 为液位 高度 ； Ｊ Ｄ 为储液 相对 （ 水） 密度； ｏ ｒ 为设 螺 栓连 接 的计 算 公式 ：
盯：
盯 Ｕ１
Ｐ ｏ＝ｎ ｒ ２
（ ３） 计 温 度下钢 板 的许用 应 力 （ ＭＰ ａ ） 。
式 中： Ｋ为风 载荷 形状 系数 ， 依 据 以 国家 工程 设 计规 范 取 值 ； 为风压 高度变化 系数 ； 为 基 本 风
第２ ２卷 第４期
２ ０ １ ７年 ８月 新余学院
学
报
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＸＩ ＮＹＵ ＵＮＩ Ｖ ＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖ ｏ １ ． ２ ２， Ｎ Ｏ． ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ７
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 拼装罐体极限承载容量的模拟计算
● 周敬 勇 ， 谭 永明 ， 谢世坤
关键词 ： Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 拼装罐 ； 极 限设计 ； 仿 真 中图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ ９ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ２ ０ ９ ５— ３ ０ ５ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ４— ０ ０ ０ １ ６— ０ ４
罐体 作 为物料 混 合 反 应 器 或容 器 ， 已成 为环 保 、 备 。传统 的罐 体 基 本 上 都 是 采 用 焊 接 罐 ， 实 施 方 习 惯 于工程 拼 焊 ， 工期短且成本 低 ， 但易 出现质量差 、
罐 体为 高径 比大 带顶螺 旋搅 拌 的反 应罐 （ 如图 １
化工 、 国家储 备 、 食 品和 民用方 面不 可 缺 少 的 重 要设 所示） ， 承载极限点为罐壁底部边线 ， 其受力
Ｆ ：１ ． ６ （ Ｇ＋， 风 ＋Ｆ 雪 ＋Ｆ 液 ＋Ｆ 液 悬）
为：
（ １ ）
式中： Ｇ为罐体 自身重量 ； Ｆ 风 ． 为抗极 限风载扭
作者简 介 ： 周敬 勇（ １ ９ ７ ９一） ， 男， 河南信 阳人 ， 讲师 ， 硕士 ，
周敬 勇 ， 谭永 明， 谢世 坤 ： 基 于 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ拼 装罐 体极限承载容量的 模拟计 算
式中 ： 为罐 顶 对罐 壁板 产 生 的应 力 ； Ｄ为 罐体
。
风 ＝Ｋ Ｋ２ Ｐｏ Ａ
压； 口为风 压 系数 ； 为 设计 风速 ； 为受 风 面积 。
Ｆ 液 悬＝ｍ ｏ ３ Ｒ （ ４ ）
：
１ ＴＵ １
：［ ｏ － 】
（ ８ ）
螺 栓危 险截 面拉 伸强 度 为 ： ｄ ． ＝
（ ９ ）
能 量守 恒原 理
ａ （ ｐ ｔ ｏ ）
’
： 亚 Ｏ ｔ ＋ ’ （ ｐ Ｖ ）（ ５ ）
及便于实现参 数化¨ 。本 实例的探索 ， 有借 助于 为
Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对 拼装 罐体 的极 限设 计提 供理 论计 算依 据 。 １ 拼 装 罐设计 及 理论 计算
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７— ０ ５— ２ １
图１ 罐 体受 力
基金项 目： 江西省教 育厅 科技 落地计划项 目 “ 复杂薄壁铝合金制品低压铸造 关键技术研 究” （ Ｋ Ｊ Ｌ Ｄ １ ４ ０ ６ ６ ） 。