压力容积的稳定性及限载荷有限元分析

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影响钢框架稳定承载力要素的有限元分析

影响钢框架稳定承载力要素的有限元分析
有限元分析是一种根据物理现象建模、采用数学方法描述这些现象的方法，在计算建筑物稳定承载力时，有限元分析被广泛运用。

钢框架结构作为现今建筑结构中的主导，其稳定承载力的计算对于保证建筑物的安全性至关重要。

运用有限元分析的建模方法可以有效率地模拟钢框架结构的受力情况，可以准确估计结构响应结果。

影响钢框架稳定承载力要素包括但不仅限于：钢构件材料性能、钢构件加工质量、设计及施工工艺影响、构件分拆及结合方式、地基及联接承载力等。

计算机的有限元分析可以用来准确估算钢框架稳定承载力，钢构件设计要遵循温度及环境条件的变化去作出最佳决策，以达到最优的构件质量。

通过在模型中进行有限元分析，可以对框架结构的运动特性、变形、屈曲等力学性能特征进行进一步研究。

另外，有限元分析也可以用来估计钢构结构的整体载荷承载力，根据荷载关系及分布进行加以判断，阐明其负荷特征，准确估算钢架框架结构的抗震能力。

总之，有限元分析对于确定钢框架稳定承载力有非常重要的作用，为保证建筑物安全性提供了可靠的支持。

微承压水作用下深基坑稳定的有限元分析

微承压水作用下深基坑稳定的有限元分析深基坑是指在地表以下较大深度开挖的基坑。

由于深基坑的自重和周边土体的压力，基坑周边土体会承受一定的水平和垂直压力，导致基坑的稳定性成为一个关键问题。

为了评估深基坑的稳定性，在工程实践中可以使用有限元分析方法，对深基坑数值模型进行建立和求解。

在进行深基坑稳定的有限元分析前，首先需要建立合理的数值模型。

模型建立应包括地质条件、基坑结构、土体参数等。

地质条件包括地下水位、土层厚度和性质等，这对于确定水压力和土体的弹性模量和剪切模量等参数具有重要意义。

基坑结构包括基坑支护形式，例如钢支撑、混凝土支撑等。

土体参数包括土体的强度、压缩性等力学参数。

这些参数的合理性对于数值模型的准确性和结果的可靠性至关重要。

在建立数值模型后，可以进行深基坑稳定的有限元分析。

有限元分析软件通常具有建模、加载和求解三个主要步骤。

建模是将深基坑结构和周围土体通过网格划分为有限元单元，在每个节点上定义位移和应力等。

加载是为模型施加恰当的边界条件和外部荷载，如自重、地下水压力、邻近建筑物的荷载等。

求解是通过数值方法求解模型的应力和位移分布。

根据应力和位移分布可以评估深基坑的稳定性。

深基坑稳定的有限元分析通常包括静力分析和动力分析两个方面。

静力分析主要考虑静态荷载作用下的基坑稳定性，包括自重、地下水压力和邻近建筑物荷载等。

动力分析主要考虑动态荷载作用下的基坑稳定性，例如地震作用。

对于静力分析，可以通过调整支护结构、增加土体强度等方式提高基坑的稳定性。

对于动力分析，可以通过调整动态荷载参数、选择合适的抗震设计参数等方式提高基坑的抗震能力。

在深基坑稳定的有限元分析中，需要特别注意以下几个问题。

首先，对于土体的本构关系需要选择合适的模型，如弹性、弹塑性、超弹性等模型。

其次，对于水压力的模拟，需要考虑渗流和渗透力等机理。

最后，对于支护结构的模拟，需要考虑支撑的刚度和强度等因素。

综上所述，深基坑稳定的有限元分析是一种有效的工程计算方法。

基于有限元分析的压力容器静态强度计算

基于有限元分析的压力容器静态强度计算第一章引言在工业生产应用中，压力容器是一种基础设施设备。

它们用于存储或运输气体或液体，在许多行业中都扮演着重要的角色，如化工、石油、天然气、食品和饮料等。

如何保证压力容器在承受压力时不会破裂，而导致安全事故，是一个重要的问题。

因此，压力容器的静态强度计算就成为了一个至关重要的任务。

在本文中，我们将介绍一种基于有限元分析的压力容器静态强度计算方法。

第二章压力容器的静态强度静态强度是指材料在特定负载下的机械强度。

与动态强度相比，静态强度更容易计算和预测。

在压力容器应用中，静态强度是一个关键因素，因为压力容器在正常操作期间的最大负载不会产生突然变化。

因此，如果能够准确地计算出压力容器在最大负载下的静态强度，就可以在生产中保障安全。

第三章有限元分析有限元分析（FEA）是一种广泛应用于压力容器设计和强度计算的数值模拟方法。

它的基本原理是将复杂的结构分解成许多小元素，然后在每个元素上进行数值计算。

这种方法可以更准确地计算出材料的应力和变形，尤其适用于复杂结构的分析。

有限元方法的应用需要一个步骤。

首先，需要准确描述材料和几何形状的特性。

然后，需要将设计这分解成许多小的单元，每个单元都有自己的刚度和形变特性。

最后，根据输入的负载条件，在每个单元上计算出应力，然后通过组合单元计算出整体应力分布。

有限元模拟通过计算每个单元的反应，最终求解得到全局的应力应变分布。

当模型考虑了全部负载条件后，就可以得到该模型在特定负载下的静态强度。

第四章压力容器的有限元模拟有限元模拟可以用于准确地计算出压力容器的静态强度。

该方法可以考虑容器的几何形状，结构和材料特性。

有限元模拟的目标是计算在压力容器最大负载下材料的应力分布和变形情况，从而确定材料的静态强度。

在模拟中，需要考虑以下几个因素：1. 压力力学在设计压力容器时，必须考虑压力作用下的力学行为。

该模拟需要考虑容器壁的应力分布和形变，以及整个容器的振动和自然频率。

有限元求极限载荷

有限元求极限载荷
有限元法是一种近似求解结构力学问题的方法，可以用来求解各种载荷情况下的应力和应变分布。

然而，要精确地求解极限载荷是非常困难的，因为极限载荷对应的结构形态通常是非常复杂的。

通常，求解极限载荷时可以采用以下两种方法之一：
1. 构造极限状态：在有限元模型中，通过设置适当的荷载形式和边界条件，来使结构达到极限载荷状态。

这种方法需要对结构的特性有较深入的了解，需要根据实际情况选择适当的荷载形式和边界条件，且结果仅适用于所构造的极限状态。

2. 非线性稳定分析：通过有限元分析软件进行非线性稳定分析，求解结构的临界载荷。

这种方法可以考虑各种复杂的几何和材料非线性，适用于包括杆件、板和壳结构等不同类型的结构。

非线性稳定分析需要对结构的几何和材料特性进行合理的建模和边界条件设定，同时需要进行迭代求解，计算量较大。

总的来说，求解极限载荷是一项相对复杂的工作，需要对结构特性有深入的了解，并采用适当的方法和技术进行分析。

有限元分析法

杆单元 Rod element 梁单元 Beam element 弹簧单元 Spring element
2个移动自由度 1个转动自由度
3个移动自由度（平面杆单元2个） 3个移动自由度（平面梁2个） 3个转动自由度（平面梁1个） 3个移动自由度（平面2个） 3个转动自由度（平面1个）
梁结构
弹簧结构
网格划分方法
. . .. . ..
线性
体(三维实体)
. . . . . ... .. .. . ..
二次
低阶单元
更高阶单元
线单元
• 线单元: 用于螺栓(杆)，弹簧，桁架或细长构件
面单元
• 壳单元: –Shell (壳)单元每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。
面单元
-平面应力分析是用来分析诸如承受面内载荷的平板、承受压力或远离中心载荷的薄圆盘等结构。
details ignored
Geometric model for FEA
单元类型选择
Element type：
3节点三角形平面应力单元
单元特性定义
Element properties：
材料特性：E, µ 单元厚度：t
网格划分
模型检查 • • • • 低质量单元畸形单元重合节点重合单元
2 nodes
. .
A
. .
..
B
1 node
. .
. .
A
. .
B
具有公共节点的单元之间存在信息传递
. .
分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递（需进行节点合并处理）
第2节有限元建模方法
Finite element model
Input data

关于有限元分析在超寿命压力容器安全评估中的应用

关于有限元分析在超寿命压力容器安全评估中的应用摘要：随着科学和技术的不断进步，很大程度地提升了压力容器的使用寿命，要想确保压力容器能够更好地使用，就应当分析超寿命压力容器的实际情况，并对其进行安全评估。

当前应用有限元分析方法，具有很好的实际应用效果和前景。

关键词：有限元分析；超寿命；压力容器；安全评估；分析有限元方法在工程领域中应用时间较长，随着科技的不断发展，推动了有限元的发展，因此这种方法受到了广泛的重视。

当前使用有限元的领域非常广泛，包含了工业、制造业、通讯业等，其中压力容器行业非常重视有限元，并且颁布了相关标准，这也标志着有限元应用上了一个新的台阶。

在进行压力容器设计时，不仅可以在结构上创新，也可以在形式上创新，从而在一定程度上打破了常规设计的束缚，但是在分析设计是否合理过程中，最为有效和实用的工具就是有限元分析，所以应当重视这种方法在超寿命压力容器和安全评估中的作用，才可以有效确保压力容器的使用安全。

1基本概念1.1有限元分析有限元分析方法主要是指，使用有限元的方法来进行静态和动态物理分析，这种方法当中的某一物体，或者是系统如果被分解，那么就是由多个相互连接，而且比较简单和独立点所构成的模型。

这种方法在实际使用过程中，由于独立点数量是有限的，所以被称为有限元。

使用这种方法对超寿命压力容器进行安全评估，要在特定的条件下进行计算。

1.2超寿命压力容器这里主要指的是超过了设计使用年限，或者是超过了规定的设计使用年限，仍在继续使用的压力容器。

超寿命使用的压力容器应当进行定期检查，对于无法进行定期检查的，建议立即停用，并依照相关规定进行处理。

1.3超寿命压力容器安全评估对压力容器进行安全评估，不仅符合相关规定要求，也确保了压力容器的使用安全。

对超寿命压力容器进行安全评估，主要是查看外表面是否存在裂纹，以及是否有变形、泄露、局部过热等现象，同时也要检查安全附件和螺栓状况，一旦发现问题要及时处理。

2压力容器安全评估2.1基本情况分析压力容器可以承装气体和液体，并且在内部和外部都会承装一定压力，是一种专用的密闭设备，尤其在工业领域当中应用非常广泛，这种设备对国民经济发展有着重要影响。

压力容器管板的ANSYS有限元分析

用ANSYS软件进行压力容器管板的有限元分析序言压力容器管板是压力容器重要部件，根据管板结构的特点，它直接影响着管箱的承压能力。

它的变形情况及应力分析对整个箱管结构的应力分析起着决定性的作用。

然而J摺佣解析法对压力容器管板所受的应力和应变情况分析，解析误差太大。

采用ANSYS有限元分析软件建立压力容器管板的有限元模型，加载求解进行应力场分析对算出压力容器管板的最大应力泣变，利用ANSYS的有限元分析和计算机图形学功能显示三维应力等值面应移等值面，从而为压力容器管板机构的优化分析提供了充分的理论依据。

1基本分过程1.1创建有限元模型本文选用一种U型管式的压力容器来建模，管板材料选用20MuMo 锻件。

球形封头材料16MnR，材料的弹性模量E=20E+05MPa.泊松比为03，密度为7.8t/m3，设计压力P=31.4MPa，许用应力为196MPa。

在压力容器的应力的分析中，压力容器部件设计关心的是应力沿壁厚的分布规律及其大小，可采用沿壁厚方向的校核线代替校核面。

另外由于压力容器是轴对称结构，所以可选其一半结构来建模。

为了节省时间和存储空间，而又不影响分析结果，根据其结构，略去一些细节。

其中管孔对于管板强度的削弱，可以采用有效弹性模量E1和有效泊松比V1的概念将管板折算为同厚度的当量无孔圆平板，因此管板区域分为两大部分，1区按等效圆板来处理，而2区按实际悄况处理。

根据相关文献得到E1=054F,V1=0360综上所述，所得简化后有限元分析模型如图1所示:图1有限元分析模型1.2网格划分通常ANSYS的网格划分有两种方法，即自由划分和映射划分。

自由划分网格主要用于划分边界形状不规则的区域，分析稍度不够高，但要求划分的区域满足一定的拓补条件。

奕淞」分网格主要适合与敖钡臼形体，分析精度高。

鉴于压力容器管板的结构特点，本文同时采用了这两种方法。

在非边界区域采用醉编寸网格划分，在边界区域及梢度要求不是很高的区域采用自由网格划分。

压力容器ansys有限元分析设计实例

ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据 (2)1.1 设计参数 (2)1.2 计算及评定条件 (2)二. 结构壁厚计算 (3)三. 结构有限元分析 (4)3.1 有限元模型 (5)3.2 单元选择 (5)3.3 边界条件 (6)四. 应力分析及评定 (7)4.1 应力分析 (7)4.2 应力强度校核 (8)4.3疲劳分析校核 (11)五. 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)一. 设计分析依据（1）《压力容器安全技术监察规程》（2）JB4732-1995《钢制压力容器——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1.2 计算及评定条件(1) 静强度计算条件表2 设备载荷参数注：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。

(2) 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(3) 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 接管载荷数据表二. 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。

基于有限元法和极限平稳法的边坡稳固性分析

目录摘要 (1)1引言 (1)2 简要介绍有限元和极限平稳方式 (1)3阻碍边坡稳固性的因素 (2)水位下降速度的阻碍 (2)不排水粘性土对边坡失稳的阻碍 (5)裂痕位置的阻碍 (9)4 总结和结论 (12)基于有限元法和极限平稳法的边坡稳固性分析摘要：相较于有限元分析法，极限平稳法是一种经常使用的更为简单的边坡稳固性分析方式。

这两种方式都可用于分析均质和不均质的边坡，同时考虑了水位骤降，饱和粘土和存在张力裂痕的条件。

利用(有限元法)和(极限平稳方式)进行了分析，并对两种方式取得的临界滑动面的平安系数和位置进行了比较。

关键词：边坡稳固；极限平稳法；有限元法；PLAXIS；SAS-MCT1.引言最近几年来，计算方式，软件设计和高速低耗硬件领域都取得快速进展，专门是相关的边坡稳固性分析的极限平稳法和有限元方式。

可是，利用极限平稳方式来分析边坡，可能会在定位临界滑动面(取决于地质)时显现几个计算困难和前后数值不一致，因此要成立一个平安系数。

尽管极限平稳法存在这些固有的局限性，但由于其简单，它仍然是最经常使用的方式。

但是，由于个人电脑变得更易取得，有限元方式已愈来愈多地应用于边坡稳固性分析。

有限元法的优势之一是，不需要假设临界破坏面的形状或位置。

另外，该方式能够很容易地用于计算压力，位移，路堤间隙压力，渗水引发的故障，和监测渐进破坏。

邓肯(1996年)介绍了一个综合观点，用极限平稳和有限元两种方式对边坡进行分析。

他比较了实地测量和有限元分析的结果，而且发觉一种偏向，即计算变形大于实测变形。

Yu 等人(1998年)比较了极限平稳法和严格的上、下界限法关于简单土质边坡的稳固性分析的结果，同时，他们也将采纳毕肖普法和利用塑性力学上、下限原理的界限法取得的结果进行了比较。

Kim等人(1999年)同时利用极限平稳法和极限分析法对边坡进行分析，发觉关于均质土边坡，得自两种方式的结果大体是一致的，可是关于非均质土边坡还需要进行进一步分析工作。

压力容器及管道有限元分析(ANSYS,ABAQUS)

压力容器及管道有限元分析（ANSYS，ABAQUS）随着工业水平不断提高，各行业对创新的要求也不断提高，然而常规的设计手段已经严重制约了工程师的创新能力。

为了解决设计中的各种难题、满足工具师对力学工具的需求，特推出有限元分析服务。

使用软件：Abaqus Ansys Hypermesh具体算例：一，异形换热器管板及水室强度分析（Abaqus）通常冷凝器管板联接水侧和汽侧的壳体及换热管。

规则的管板可按ASME或GB150来设计，其计算方法比较复杂。

有限元模型如图1所示。

（为了看清内部结构，隐去了壳体）大型冷凝汽由于要保留单侧工作的能力，在水室中有一块分隔板将水室分成两半，这样，原来具有的轴对称性条件不存在了，计算需用有限元方法。

管板上支有几千根换热管，这些换热管对管板有加强作用，同时由于大量的开孔也破坏了管板的刚性，管板材料按ASME VIII-2处理。

管板两侧承受两种压力载荷；由于换热管与汽侧壳体材料及温度的差异，换热管上要加上热位移差。

如细仔点还要考虑管子由于内外压引起的泊松效应载荷。

管板/盖板/螺栓采用体单元C3D8/C3D6，管子用梁单元B32，壳体用S4R，每根管二，接管开口强度分析经常碰到容器上开口过大的问题，也常碰到奇形怪状的开口，或者其它一些附着物联接到容器上。

这类问题主要是建模的复杂。

图2，接管1三，异形的换热器壳体内压或外压分析通常换热器的壳子是很规则的，无论是管侧还是壳侧，都具有良好的轴对称性，即所谓的回转壳体。

回转壳体受压问题，可以用板壳理论来解，一般是有解的，这个解也正是ASMEVIII或GB150、 GB151这类规范的设计计算基础。

当壳体的轴对称性受到严重的破坏时，严格意义上来讲，原来的解是不适用了。

这时可采用数值方法来计算。

四，方形排汽管道（容器）的强度/刚性设计方形容的设计不及关心其强度，有时也要考虑其刚性，如图4所示，图4为一段排汽管道，上面还带有两组波纹管。

在工作过程，整过管道受内压或者外压，壳体会变形，有时会出现强度可以接受，但变形太大，太难看的情况，即刚度不太好。

压力储罐的静态有限元分析

ａｎｌａｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｓｔｏｒｇｅａｔａｎｋ ’ Ｓｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｍｏｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｓｓｖｌａｕｅ．ｈｅＴｉｒｆｓｔｔｈｅｏｒｙｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｏｗｔｈｔａｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔｏｒｇｅａｔａｎｋｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｒｅｕｌｇｒａｄｅｓｉｇｎｃａｎｓｔ＠ｔａｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｉｅｆｒｐｉｐｅｓｒａｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｏｒｇｅａｔａｎｋ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｅｇｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｃａａｂｅｕｓｅｄｔＯｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋ ’ Ｓｔｕｂｅｂｏａｎｄｓｈｅｌｌ
关键词：压力储罐；接管；ＡＮＳＹＳ；静力分析中图分类号：ＴＨ１６；ＴＥ９７２文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０２ — ００４５ — ０２

压力容器有限元分析及等效线性化处理

的先进的计算分析方法，限元分析法就是其中有之一。本文首先对压力容器应力进行分类，后然以大型有限元分析软件ＡＳＳ为平台… ，实例ＮＹ对进行计算分析及应力分类评定，点论述了分析重
行评定，出分析结果。得关键词：源与动力工程；力容器；力分类；限元分析；效线性化处理能压应有等中图分类号：Ｋ２Ｔ２５文献标识码：Ａ文章编号：６１８Ｘ（０８０ —３３０１７ — ６２０）５０７ —４０
ＦｉｔｅｅｎｉｅＥｌｍｎｔＡｎａｙｉｆＰｒｓｕｅＶｅｓｌｎｄｔｌｓｓｏｅｓｒｓｅｓａｈｅ
ＥｑｕｖｌｎｔＬｉａｅｔｅｉａｅｎｅｒＴｒａｍｎｔ
ＺＯＧａ－ｈ，ＫＯＮＦｎｊＧＵＯＨｕ — ｏＨＡＮＺａ — ｉｎＨＵｏｚｕＧａ — ｎ，ｉａｂ，ｈｏｑａｇ（ｅｈｉａｎｅｆＢｉｒｉａｏｌｒＧｒｕｏｔ．，Ｊｎｎ２０２ＴｃｎｃｌＣｅｔｒｏｏｌ，ＪｎｎＢｉｏｐＣ．Ｌｄｅｅｉａ５０３，Ｃｉａｈｎ）
评定过程。
Hale Waihona Puke 比来设计其壁厚，样固然简单，是常常不符合这但
实际受力情况。压力容器在工作条件下，有一除
１压力容器应力分类
就应力的范围而言，以分为总体应力和局可

压力容器有限元分析

压力容器有限元分析摘要压力容器在化工生产中使用广泛，对于卧式容器的设计目前采用的标准规范主要有常规设计标准和分析设计标准。

后者更详细的计算了容器及其受压元件的各种应力，并根据各种应力本身的性质予以分类，而采取不同的应力强度条件给予限制，体现了安全裕度的原则。

有限元技术的发展，为分析设计提供了强大的计算工具。

1.工程背景和工作原理压力容器如今已广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、航天以及城建等部门，当前我国压力容器行业整体上依然保持这平稳健康的发展趋势。

压力容器生产厂商非常之多，而它们在制造和使用过程中难免要产生缺陷。

准确有效的评估压力容器的承载能力，做到既保证压力容器安全，又能提高经济效益，相关的力学问题是成功设计的重要部分[1]。

本文以双支座卧式容器为例，采用ansys软件进行有限元应力计算，分析了容器的应力与变形，并对其进行应力评定。

考虑到卧式容器的最大最大应力一般位于鞍座处及其附近，鞍座式支座的刚度将对此处局部应力产生很大影响，结构如下图所示。

设计条件为：设计压力P(MPa): 0.8设计温度T （℃）：<200 物料密度ρ（kg/m 3)：1000鞍座为垫板、腹板组成的焊接结构，如下图所示，垫板周边与简体采用焊接连接。

容器的尺寸数据如表1所尔。

容器与封头材料采用16MnR ， [σ]200＝170MPa ，密度ρ＝7850kg ／m 3；鞍座材料为Q235—A ，[σsa ]200=111MPa ，弹性模量E ＝2.01×1011Pa ，泊松比γ=0.3。

表1 双支座卧式容器结构参数2.抽象模型和理论分析2.1力学模型部件结构参数代表参数尺寸（mm ）筒体内径 Di 3600 鞍座间跨度 L 42000 公称厚度 Tn 26 壁厚附加量Cj 1.0 封头半球形封头深度 H 1850 公称厚度 Thn 24 壁厚附加量 Cj 1.0 鞍座鞍座中心至封头切线距离 A6800 鞍座中心至垫板高度 H1 500 鞍座中心至垫板高度 H2 1500 鞍座宽度 H3 1700 鞍座包角 Theta 135 垫板垫板宽度 c 760 垫板厚度Td40在本例中，由于模型的对称性，在建立模型时以YZ所在的平面为对称面采用1/2结构模型，单元采用Solid95实体单元。

有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2010

有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2010-07-15 10:39:54| 分类：分析设计| 标签：极限分析分析设计asme规范先进设计方法经验分享|字号大中小订阅在某炼化一体化项目中，几个加氢反应器均采用分析法设计。

详细设计时，国内计算后，反应器的主要受压元件厚度均要比专利商建议的厚度多出10~30mm不等。

这其中有国内设计出于保守的考虑，另一个原因：同是采用分析设计，ASME的非线性分析相对先进一点。

参与国际竞争时，先进的设计方法值得我们研究。

1.背景随着中国加入WTO，国内各工程公司正积极走向海外。

随之进入国际市场的压力容器产品也面临着严峻的挑战，为了在国际舞台上获得竞争优势，各工程公司必须采用先进的技术设计出更安全和更低成本的产品。

压力容器分析设计是力学与工程紧密结合产物，解决了常规设计无法解决的问题，代表了近代设计的先进水平[1]。

过去，国内分析设计通常采用弹性应力分析法，通过路径分析，应力线性化处理获得路径上的一次应力和二次应力，进而进行强度评定。

该方法主要存在以下问题：⑴对大多数情况是安全可靠的，但对某些结果可能出现安全裕度不足的情况（如球壳开打孔）；⑵如何对有限元法求解获得的总应力分解并正确分类遇到了困难。

假如把一次应力误判为二次，则设计的结果将非常危险，反之，把二次应力误判为一次，则又非常保守。

文[2]5.2.1.2节明确提到：应力分类需特殊的知识和识别力，应力分类方法可能产生模棱两可的结果。

国内专家亦也认为对应力进行正确的分类存在一定困难[3-6]。

以弹性分析代替塑性分析,是一种工程近似方法。

实际结构的破坏往往是一个渐进过程，随着载荷的增加，高应力区首先进入屈服，载荷继续增加时塑性区不断夸大，同时出现应力重新分布。

当载荷增大到某一值时，结构变为几何可变机构，此时即使载荷不在增加，变形也会无限增大，发生总体塑性变形（overall plastic deformation），此时的载荷称为“极限载荷（limit load）”。

压力容器分析设计基础

一、应力性质
1.薄壁容器
pr2 2T
pr2 2T
(2
r2 ) r1
应力特点：
➢ 沿壁厚均布；
➢ 平衡外载，无自限性；
➢ 外压时为压应力，需考虑失稳。
一、应力性质
2. 厚壁容器
K
p 2
1
(1
R02 r2
)
r
K
p 2
1
(1
R02 r2
)
z
K
p 2 1
K R0 Ri
一、应力性质
2. 厚壁容器
为了分析应力的性质，将非线性分布的应力视为均匀分布、线性分布和非线性分布的三部分的叠加。
许用应力分类 GB150-98,约27种
JB4732-95,约27种
15 制造与检验
按压力容器常规要求比前者要求严格
制造资格 16 综合经济性
要有压力容器制造许可证
一般结构的容器综合经济性好
必须有相应的许可证，例如第三类压力容器许可证
大型、复杂结构的容器综合经济性好（用户需提供详细的设计任务书）
16MnR正火，6-100mm -20 ℃ 16MnDR正火，6-32mm, -40 ℃ 09Mn2VDR正火,6-20mm,-50 ℃ 09MnNiDR正火,6-60mm,-70 ℃
5 钢板的韧性要 20R
≥18J
求(以冲击功Akv 16MnR,15MnVR
≥20J
表示)
15MnVNR,18MnMoNbR,
2、分析设计
设计准则
塑性失效准则——只有当结构沿厚度方向全部屈服时，结构才失效。
疲劳失效准则——一定许循环应力幅作用下的构件，只有其循环次数超过允许的最大循环次数后，才会发生疲劳破坏。

某储气罐筒体的稳定性有限元分析

14某储气罐筒体的稳定性有限元分析周晓来（西南石油大学研究生部，四川成都 610500）摘要：依据压力容器受外压失稳破坏特征，本文采用对外压容器临界压力P cr 的有限元分析方法与力学模型方法的进行对比。

当圆柱形容器受外压失稳时，横截面为波形，长圆筒失稳波数为2，短圆筒则为大于2的某一波形。

研究压力容器稳定性目的在于确定压力容器的临界载荷及其相应的失稳模态，以改进加强措施，提高结构的安全性和抗失稳能力。

关键词：外压容器；失稳；屈曲分析；非线性分析；有限元分析引言钢制压力容器是一种在油气、化工等行业中储存液、气类介质的重要压力容器，而对于外压容器来说，保证壳体的稳定性是其能够正常操作的必要条件。

压力容器失稳是指当容器所承受的载荷超过某一临界值时突然失去原有几何形状的现象。

当圆柱形容器受外压失稳时，横截面为波形，长圆筒失稳波数为2，短圆筒则为大于2的某一波形。

研究压力容器稳定性目的在于确定压力容器的临界载荷及其相应的失稳模态，以改进加强措施，提高结构的安全性和抗失稳能力。

故临界压力P cr 是判断外压容器失效的主要依据。

本文采用对外压容器临界压力P cr 的有限元分析方法与力学模型方法的进行对比。

采用有限元分析软件可以有效解决试验中存在的问题，大大缩减研制经费和时间，具有重要的现实及工程意义，提高分析结果的可靠性，因此采取屈曲分析和非线性分析，经有限元计算后，对外压容器临界压力P cr 分析比较，以取得工程中可以接受的结果，此类工程钢制压力容器分析设计提供参考。

此对比方法在国内外都比较成熟，在工程中应用广泛。

1 问题描述储气罐（如图1）的几何参数如表1，本次只对储气罐的筒体受外压时进行失稳分析。

2 力学建模厚壁筒受内压的弹塑性解图1所示的筒体受内压P 的作用。

当内压P 逐渐增加时，筒内压力也随着改变，由弹性状态逐渐过渡到弹塑性状态，直到理性极限状态。

2.1弹性阶段表1 储气罐参数储气罐代号公称容积m 3中径mm壁厚mm弹性模量MPa泊松比计算长度mm C-10 10 1000 10 2.0×105 0.35000图1 储气罐图图2 筒体受内压图图3 筒体塑性阶段受力图2010年第1期2010年1月化学工程与装备Chemical Engineering & Equipment15周晓来：某储气罐筒体的稳定性有限元分析在弹性状态下，本构关系满足式：)213(1)213(1m m r r EE εμμεμσεμμεμσθθ−++=−++=，（1）几何方程满足式rudr du r r r ==θεε，（2）代入式(1)，得)](21[1)](21[1r u drdu r u E r u dr du dr du E r r rr r r r r ++++=++++=μμμσμμμσ，（3）将（3）式4)代入0=+−+r r r f rdr d θσσσ （4）得2212211)21)(1(1)21)(1(r c E c E r c E c E r μμμσμμμσθ++−+=+−−+=，（5）此厚壁筒首先从内侧开始屈服。

有限元例题分析报告

压力容器的应力分析报告1、分析目的应用ANSYS10.0进行压力容器的应力分析，从而肯定容器的最大应力和变形，为容器设计提供参考。

2、几何模型容器设计压力13.5MPa，工作压力12.3MPa，弹性模量201MPa，泊松比0.3。

图1 1/4容器模型图3、划分网格采用Plane82单元对模型进行有限元划分，包括907个节点，256个单元。

图2 网格划分3、边界条件1)对称条件约束在容器对称的部份施加固定位移载荷。

2)在线上施加面载荷容器经受内压力，故在线上施加面载荷P=13.5MPa。

3)施加集中载荷法兰上的螺栓力转化为一个集中力作用，故可在此处一节点上施加集中力，且F=82109N。

图3 对称位移和面载荷图4 集中力载荷4、静力分析结果1)变形分析图5 变形图图中蓝色单元为变形后的形状，白色单元是为变形的图形。

图6 节点X方向位移图由上图可知，最大的X向节点最大位移值为0.209×10-6mm，最小位移为0.188×10-8mm。

2）应力分析图7 等效应力散布图上图是容器的应力散布图，由图可知，最大应力为302.054MPa,小于容器材料的极限应力，故可知足利用要求。

图8 壁厚为34mm处的应力散布图由上图可知，应力随着壁厚由内而外的增加而减小；X向的应力也是如此，但转变幅度较大；Y向的应力却相反转变，但转变的范围较小。

5、结论对容器应力分析后，可得该容器知足应力要求，可安全利用。

三角桁架受力分析1、分析目的图1所示为一三角桁架，各杆件通过铰链连接，杆件材料参数及几何参数如表1和表2所示，桁架经受集中力F1=3500N，F2=2500N。

本桁架通过有限元计算，分析桁架的受力变形和应力情形。

2、几何模型桁架在ANSYS中可用平面图形表示，如图1所示。

图1 几何模型3、划分网格这次分析采用LINK1单元，对于每一个杆件赋值材料属性和几何属性。

每一个杆件作为一个单元处置。

共划分三个节点，三个单元。

压力容器及有限元分析（可编辑）

压力容器及有限元分析ASME压力容器及其有限元分析压力容器，英文：pressure vessel，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。

贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。

压力容器的用途十分广泛。

它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。

压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。

此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。

压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。

ASME压力容器设计意味着计算方法是按ASME第8卷中的规则和计算方法进行设计和计算，不一定要选用ASME材料，除非和客户签订的技术协议里特别注明需要使用ASME材料，容器的管路当然也是要按ASME的要求。

由于产品的安全性和经济性的要求，有限元分析应用需求是最广泛的。

根据标准的要求，设计者可以借助有限元来解决容器的结构强度、稳定性及寿命（疲劳）的设计问题。

压力容器的主要特点结构形式：压力容器主要的结构形式为回转壳，当然最典型的是柱壳（常称为筒体）和球壳（球罐和封头等）。

常见的结构主要特点是：开孔、支撑、加强构件等；壳体的厚度远小于壳体的曲率半径；结构不规则；异种材料连接等。

根据其结构形式的主要特点和用途还可以进一部分类为：塔式容器、卧式容器、换热器、球罐等。

载荷形式：1 压力：这是最重要的载荷形式，包括内压和外压；2 热载荷：主要是由于温度梯度引起来的热应力；3 力和力矩：设备管道传给设备的外力，附加载荷等4 地震：设备的地震也是必须考虑的问题；5 风载荷：对于一些塔式容器和球罐，风载荷也是主要考虑的载荷；6 雪载荷：对我国北方地区的室外容器；求解模式：静力，动力，屈曲，疲劳，线弹性，弹塑性，非线性，接触等压力容器的分类一、按设计压力分类：1、低压（L）0.1MPa≤P＜1.6 MPa2、中压（M）1.6 MPa≤P＜10 MPa3、高压（H）10 MPa≤P＜100 MPa4、超高压（U）P≥100 MPa 二、按工艺过程中的作用分：1、反应压力容器（R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。