压力容器的优化设计
刘超_基于HyperWorks某压力容器的承压分析与尺寸优化
图 1 压力容器的几何模型 压力容器为薄壁结构，所以采用二维面单元对结构进行离散，建立的有限元模型如图 2 所示， 压力容器承受 1.2Mpa 的压强，因支架强度较大，此分析中将与支架连接的部位进行固定约束。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5 参考文献
[1] HyperWorks 帮助文档 [2] 洪清泉,赵康,张攀,等.《OptiStruct&HyperStudy 理论基础与工程应用》[M].北京：机械工业出版 社 2013
-4-
Altair 2013 技术大会论文集
基于 HyperWorks 某压力容器的承压分析与尺寸优化 The Pressure Analysis And Size Optimization Analysis Of Pressure Vessel Based On HyperWorks
刘超 孙鹏劼 刘东旭 （北京市计算中心 北京 100094）
关键词：压力容器 承压分析 尺寸优化 Abstract：As the application of pressure vessel in all walks of life is becoming more and more
common, the economy and the safety of pressure vessel design has also drawn more attention. In this article the pressure analysis and the size optimization analysis of pressure vessel are accomplished by making use of FEA software RADIOSS and OptiStruct respectively. The optimal design of wall thickness is completed after the strength check, so that the pressure vessel with the smallest thickness could work safely and the cost of production will be the lowest.
基于ANSYS对压力容器的应力分析与结构优化
１ 压力容器 的应 力分布
压力容器设计时 ， 一般首先按 照“ 等安全裕度”类 ，然后按照各种应力 的作用及性质判断 其危险『而给予不同的控制值 。 生
侧 过渡 圆弧 半径 Ｒ。 １ｍ ＝ ０ ｍ，内侧 应 力释 放槽 圆弧 半径 Ｒ ＝
１ｍｍ， ０ 容器最高工作压力 Ｐ ２ ａ ＝ ＭＰ （ 设计压力 ２１ Ｐ ）容器材料 ．Ｍ ａ，
６ Ｒ， ＝ ｘ ０ ＭＰ ， 泊 ｚ ．， ＝ ． ／ ｋ 压力容器中 ，由内压产生 的薄膜应力为一次总体薄膜应力 １Ｍｎ 弹性 模 量 Ｅ ２ ｌ５ ａ 松 比 ／ ０３ 材料 密度 ７８ ｇ ｍ， ２ ０ ａ Ｐ 由满足结构 连续 所需要 的 自平衡应力 威二 次应力 Ｑ， 发 ｍ 许 用 应 力＝ ５ ＭＰ 。 ｍ； 其
基 于 Ａ ＹＳ对压 力容 器的应 力分析 与结构优化 ＮＳ
董 龙梅 杨 涛 孙 显 （ 内蒙古 工业大 学 机械 学 院 ， 和浩 特 ０ ０ ５ ） 呼 １０ １
Ｓｔ ｓ ｎ ｌｓｓａ ｄｓ ｒ ｃ ｕ ｅｏ ｔ ｚ ｔ ｎｏ ｒ ｓ ｕ ｅｖ ｓ ｅ ｎＡＮＳＹＳ ｒ ｓａ ａｙ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｐ ｉ ａ ｉ ｆ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｌ ｅ ｍｉ ｏ ｐ ｏ
中图分类 号 ：Ｈ１ ３Ｔ ４ ２ 文献标 识码 ： Ｔ ２ ，Ｂ ７ Ａ
随着 核容器和大型化高参数化 工容器 的广泛使用 ，以往所 部 薄 膜 应 力 。 采用的基于弹性失效准则的按“ 规则设计” 法已不能完全适应 方
根据应力分类 ， 平板封头压力容器 中， 基本壁厚部分总应力
工 程设 计 的要 求 ，基 于 塑性 失 效 准 则 的分 析 设 计 越 来 越 多 的应 为 Ｐ Ｑ Ｆ 由于释放槽 圆弧 （ ｍ＋ ＋ ； 如图 １ 所示 ， 半径为 Ｒ１ ０的半 圆） 用到现代容器 的设计 中。分析设计 的基础首先是对容器关键部 处 为几何不 连续区 ，故此处 由内压产生 了一 次局部薄 膜应力
浅谈压力容器设计中的常见问题及对策
浅谈压力容器设计中的常见问题及对策1. 引言1.1 背景介绍压力容器是工业生产中常用的装置，用于存储、运输或处理各种气体、液体或固体物质。
在压力容器设计过程中，常常会遇到一些问题，如果不加以注意和解决，可能会带来安全隐患和经济损失。
因此，对于压力容器设计中的常见问题及对策的探讨变得尤为重要。
在压力容器设计中，材料选择不当是一个常见的问题。
如果选择的材料强度不足或者耐蚀性差，容器可能会在工作过程中出现断裂或腐蚀现象，从而导致事故发生。
另外，设计计算不准确也是容易被忽视的问题之一。
如果设计计算不够精确，容器的承载能力可能无法满足实际工作条件，导致容器失效。
此外，几何形状不合理和操作条件考虑不周也会影响压力容器的安全性和稳定性。
为了解决这些问题，需要严格控制材料选择，确保选用符合标准和要求的材料。
同时，进行精确的设计计算，确保容器在工作过程中能够承受各种力的作用。
优化几何形状也是提高容器稳定性的重要措施，可以减少应力集中和减轻负荷。
最后，充分考虑操作条件，包括温度、压力、介质性质等因素，确保容器在各种工况下都能够正常工作。
通过有效地解决压力容器设计中的常见问题，可以提高容器的安全性和可靠性，保障工业生产过程的顺利进行。
在面对不断增长的工业需求和严格的安全要求下，压力容器设计师需要不断总结经验，不断改进设计方法，以确保压力容器的质量和安全性。
2. 正文2.1 压力容器设计中的常见问题在压力容器设计中，常见问题包括材料选择不当、设计计算不准确、几何形状不合理、以及操作条件考虑不周等方面。
材料选择不当可能导致压力容器的强度不足或耐久性不足，从而造成安全隐患。
设计计算不准确可能导致压力容器在使用过程中出现失效或漏气等问题。
几何形状不合理可能导致应力集中、疲劳破坏等问题，影响压力容器的使用寿命。
操作条件考虑不周可能导致压力容器在实际操作中受到过大的压力或温度变化，从而影响其安全性和稳定性。
对策包括严格控制材料选择，确保选择符合压力容器设计要求的材料；精确进行设计计算，确保设计计算符合相应标准和规范；优化几何形状，避免应力集中和疲劳破坏；充分考虑操作条件，确保压力容器在不同操作条件下的安全性和稳定性。
3000m3液化气球罐的优化设计—(毕业设计)
本科毕业设计说明书3000m3液化气球罐的优化设计THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANK学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日3000m3液化气球罐的优化设计摘要球形储罐作为一种有压储存容器，相对于一般圆筒形储存容器，具有用材少、受力情况好、占地面积小等显著优点，在石油、化工、冶金等领域广泛用于储存气体、液体或者液化气体。
本文设计了在常温下工作的3000m3的液化气球罐及其相应附件。
查阅相关资料后，确定采用16MnR钢作为球壳用钢，对其储罐形式进行了优化设计，计算比较后确定采用混合式三带球罐，支柱形式为赤道正切式，支柱根数为10根，拉杆采用可调式拉杆，根据相关设计标注进行结构设计和强度校核，最后完成相关附件的设计。
最终的成果为一张装配图和三张主要零件的零件图。
关键字：球形储罐，材料选择，结构优化，强度校核THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANKABSTRACTCompared to the general cylindrical storage container, the spherical tank is a kind of pressure storage containers with less material, good force, cover a small area, etc, which is widely used in storage of gases, liquids, or liquefied gas in petroleum, chemical industry, metallurgy and other fields.This paper designs the 3000㎡LPG spherical tank working at room temperature and its corresponding accessories. Referring to relevant data, I determine using 16 MnR steel as the steel spherical shell. The optimization design is carried out on the form of storage tank. After computation and comparison, I determine using hybrid three zones spherical tank with the pillar form of the equator tangent type, prop root number of 10, and adjustable draw-pole. The structure is designed and the strength is checked according to related design marks, and finally the design of the related accessories is completed. The final result of this study is a assembly drawing and three parts drawing of major parts.KEYWORDS: the spherical tank, material selection, structure optimization,strength chec目录摘要................................................ 错误!未定义书签。
浅谈压力容器长颈对焊法兰优化设计
- 32 -论文广场石油和化工设备2021年第24卷浅谈压力容器长颈对焊法兰优化设计李进一（江苏东方瑞吉能源装备有限公司， 江苏 镇江 212000）[摘 要] 通过两个具体算例对压力容器长颈对焊法兰进行优化设计，分析了锥颈高度和法兰厚度对法兰轴向应力、径向应力和切向应力三项主要应力的影响。
计算结果表明，当调整至法兰厚度和锥颈高度相近时，三项主要应力值均接近满应力值。
这样的优化设计使得法兰结构紧凑，受力合理，减轻重量，可显著降低法兰成本。
对小直径且压力不高的长颈对焊法兰，在保证法兰锥颈段斜率≤1:3的前提下，法兰可以不带直边段。
[关键词] 长颈对焊法兰；锥颈高度；法兰厚度；优化设计作者简介：李进一（1988—），男，江苏盐城人，2012年毕业于南京工业大学化工过程机械专业，工学硕士，高级工程师。
主要从事压力容器设计及校审工作，已发表论文4篇。
Waters 法是国际上应用最广、历史最悠久的法兰计算方法。
该方法于1937年提出，经过几十年的实践证明，它是一种成熟可靠、经济合理的设计方法。
目前GB/T 150.3、JB 4732、ASME 等标准规范中有关法兰计算都是基于Waters 法[1]。
Waters 法认为控制法兰强度的三个主要应力为法兰环上的最大径向应力和切向应力以及锥颈上的最大轴向应力。
Waters 法忽略了压力直接作用于法兰环、锥颈、圆筒三部分所产生的薄膜应力以及三部分在压力直接作用变形协调所产生的应力[2-6]。
1 长颈对焊法兰长颈对焊法兰是压力容器中最常用的设备法兰，NB/T 47023-2012标准[7]虽然给出了公称压力为0.6~6.4MPa 、工作温度-70℃~450℃的碳钢和低合金钢制压力容器长颈对焊法兰，但法兰、螺柱、螺母及垫片材料需完全按标准中匹配表和修正表执行，受到诸多限制，而且在工程实际中很多长颈对焊法兰都超出了NB/T 47023-2012标准的范围，如不锈钢法兰或工作温度超过450℃的长颈对焊法兰等，这时都要按GB/T 150.3-2011进行非标法兰设计计算。
一种压力容器设计的优化方法
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｌ ｗｅ ｇ ｔ ｏ ｔ ｕ ； ｃ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｓ ｕ ｅ ｖ ｓ ｅ ； ｉｈ ； ｐ ｉ ｍ ｍ ｏｔ
在 压力容 器 的设 计 、 造 及 使 用 过 程 中 ， 制 除保 证 压 力容器 的安 全 可 靠性 和实 用 性 以外 ， 需 考 虑 还 如何 降低 成本 。压 力容器 的造价一 般取 决 于设备 的
壳体 质量便 能有 效 地 降低 设 备 总 质 量 ， 而 达 到 降 从
低设 备造 价 的 目的 。
在压 力容器 产 品 中 ， 相 当大一 部分 ， 有 根据 其 功
能必 须具 有一 定 的 内体 积 以满 足工 艺 要 求 ， 各 种 如
的数 值 ， 体 质 量 会 随 之 变 化 （ １ 。其 目的 就 是 壳 图 ） 进 一步优 化 Ｄ， Ｌ， 和 寻找壳 体质 量较 小 的相 应壳 体
总质量 ， 中壳 体 质 量 在设 备 总 质 量 中 占有 较 大 的 其
相应 的可 得到 不 同 的 筒体 长 度 Ｌ（ 体 与 两 封 头 焊 筒
缝 间距 离） 可 按照 文献 ［ ］ 关 规 定确 定 其 壳 体 壁 ， １有 厚 以及 对应 的壳体 质量 。由此可 在满 足压 力容 器要
维普资讯
第 ３ ５卷
第 ５期
石
油
化
Ｅ ＴＲ（ ＣＨＥＭ ｌ ＣＡＩ ＱＵＩ Ｅ ＰＭ ＥＮ Ｆ
Ｖ ｏ１ ．３ ＮＯ ．５ Ｓｃ ． ２ ０６ Ｐｔ ０
文章 编号 ： １ ０ —４ ６ ２ ０ ） ５０ ３ — ３ ０ ０ ７ ６ （ ０ ６ ０ — ０ ７０
一
种 压 力 容 器 设 计 的 优 化 方 法
基于ANSYS的压力容器有限元分析及优化设计
317压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，广泛应用于煤化工生产领域。
煤化工生产作业环境苛刻，需要其外壳具备较高的强度，保护内部电子元器件不被损坏。
为验证压力容器的耐压性能，需根据其工作条件设计压力容器，将机器人安装在压力容器内部，对压力容器进行加压以模拟其高压工作环境，检测外壳的耐压性能是否符合要求。
本文基于国标 GB150-2011中关于压力容器的规定，完成压力容器的各项参数的计算取值。
利用 ANSYS 有限元仿真软件对其进行校核，对该压力容器工作状态下的应力及变形情况进行分析，判断其结构强度及 O 形圈的密封效果是否符合要求[1]。
1 压力容器参数化设计 对实际工况进行分析，根据要求完成压力容器的初步设计，结构如图 1 所示。
图1 压力容器三维模型该压力容器主要由两部分组成：压力舱和平盖，两个部件通过螺栓连接，平盖挤压压力舱端面上的 O 形圈完成密封。
由于采用水作为介质进行加压维持压力舱内压力处于预定值，压力容器需经常浸泡在水环境中，容易腐蚀生锈，会对密封结构造成破坏，且存在安全隐患，因此采用不锈钢完成该压力容器的设计和制造。
平盖所承受的应力较大，工作时容易产生较大变形导致 O 形圈密封失效，因此平盖需采用高强度不锈钢材料。
20Cr13是一种常用的高强度马氏体不锈钢材料，具有高抗蚀性、高强度、高韧性和较强抗氧化性，被广泛应用于制造各种承受高应力的零件。
基于20Cr13的优良性能，选用该材料用于平盖的设计和制造[2]。
与平盖相比较，压力舱承受应力相对较小，选用 304 不锈钢用于压力舱的设计和制造。
基于国标 GB150-2011 关于压力容器的规定，对压力容器各部分的参数进行计算如下：（1）壳体厚度计算： 圆筒厚度计算公式如下：[]c ii c P D −=φσδ2P（1）式中，σ为圆筒壳体计算厚度（mm）；p c 为计算压力（MPa）；D i 为圆筒内直径（mm），[σ]i 为壳体材料的许用应力（MPa），φ为焊接接头系数。
探析压力容器焊接工艺评定问题及优化措施
131中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.08 （上）从压力容器的生产制造实际来说，焊接工艺的应用效果，直接影响着焊接的质量和容器的性能。
因此，要做好严格的把控。
基于质量把控的原则，在生产作业中需要进行压力容器的焊接工艺评定，以此确保制造的质量。
不过工艺评定的作用尚未有效发挥，还需要加以完善和优化。
1 压力容器的焊接工艺从制造实际来说，采用的焊接技术具体如下：（1）接管自动焊接技术。
目前来说，使用的多为接管马鞍式的埋弧焊接设备。
其在实际应用中，控制方法效果较好，有着很强的适应性和自动化优势。
接管内径大小，能够保证设备功能的发挥，运用四联杆夹紧的措施，能够实现定心的自动化。
基于筒体和接管的直径，明确焊枪运行轨迹，利用焊接模型控制焊接参数，实现焊接的自动化。
（2）窄间隙埋弧焊。
若壁厚大于等于100mm ，那么使用普通U 型将会造成材料能量和工时等的损耗。
为保证容器的质量，需要做好小间隙焊缝的处理，进而提高生产的效率和质量。
窄间隙埋弧焊工艺的应用，提高了压力容器焊接技术整体水平，优化了传统的焊接工艺。
（3）弯管内壁堆焊。
以90°弯管为例，采用的焊接工艺为GMAW 。
在具体操作中，向二维变位机内设置工件，借助工件的旋转运动完成焊接。
翻转运动的实现，能够促使焊接处于平焊位置；同时在三维导轨内设置焊枪的方式，能够完成自动变位。
2 压力容器的焊接工艺评定问题以过渡层焊缝问题，进行工艺评定分析，做如下论述：2.1 焊接工艺分析从当前制造的压力容器实际来说，金属Q345R（基层）-金属S31603碳钢（复层）-不锈钢爆炸复合板的应用很多。
在开展焊接作业时，对不锈钢复合板采取分开焊接的方式，即基层和复层分离，同时在层交界位置焊接过渡层。
开展基层焊接以及复层焊接作业，按照同类母材进行焊接，采用的焊接工艺比较成熟。
不过过渡层为异种钢的焊接，所以焊接的质量把控尤为重要。
压力容器设计流程：实例剖析与设计优化
压力容器设计流程：实例剖析与设计优化压力容器设计流程：实例剖析与设计优化2023年，随着工业发展的不断壮大，压力容器作为常见的工业设备也成为了工业领域的重要组成部分。
压力容器设计的安全性和可靠性是整个工业生产过程中的重要问题。
本文将结合实际案例，介绍压力容器设计的流程以及如何进行设计优化来保证其安全性和可靠性。
一、压力容器设计流程1.需求分析首先，应该进行需求分析，了解压力容器的使用场景、使用要求、使用环境等等，从而定义出压力容器的基本要求。
在需求分析的过程中，应该考虑到设备的使用频率、操作条件、周边环境等等相关因素，以确保设计的容器是符合实际要求的。
2.设计方案在需求分析的基础上，可以根据实际情况选择适当的设计方案。
一般来说，压力容器的设计方案主要有两种：封闭式和半封闭式。
封闭式设计适合单一的工作介质，而半封闭式适合多种介质的工作情况。
根据不同的工作环境和工作要求，选择合适的设计方案。
3.材料选型材料是压力容器设计的非常重要的因素，它直接关系到容器的耐用性和可靠性。
一般来说，钢材是压力容器常用的材料，但不同的钢材有不同的特点。
设计时应根据容器的使用情况和要求，选择适合的材料。
4.结构设计在确定了设计方案和材料选型之后，结构设计是关键的一步。
在结构设计过程中，应当重点考虑容器的性能、强度、刚度、变形等相关因素，并遵循适当的设计规范和标准，确保容器的设计满足相关的技术要求和标准规范。
5.性能确定设计完成后，应该按照相关的设计标准和报告，进行试算和模拟分析，以确定容器在使用过程中的性能指标，如容器的极限压力、温度、强度等等。
对于容器的性能指标，需要进行实验验证，以及在实际使用中进行监测和管理。
二、案例分析为了更好地阐述压力容器设计流程，我们以某化工企业生产釜为例进行分析。
某化工企业的生产釜直径为2.5米，长度4.5米，容积为26.5立方米。
按照设计标准，使用材料为热轧板，根据容器的使用要求和使用环境，设计方案选择为半封闭式的结构。
压力容器设计制造的问题及解决对策
压力容器设计制造的问题及解决对策【摘要】压力容器在工业生产中扮演着至关重要的角色，但设计制造中存在一系列安全隐患。
本文从安全隐患、材料选择与制造工艺、老化和腐蚀问题、设计标准以及生产质量控制等方面进行了深入分析，提出了相应的解决对策。
针对存在的问题，本文建议采取严格的质量控制措施，加强材料科研与生产质量监管，提高设计标准的严谨性和完备性。
通过对压力容器设计制造问题的全面剖析和解决对策的提出，旨在进一步提高压力容器的安全性和可靠性，保障工业生产过程中的安全稳定。
展望未来，应加强科研与产业界的合作，促进压力容器行业的技术升级和创新发展，为工业生产提供更加可靠的设备保障。
【关键词】压力容器、设计、制造、安全隐患、材料选择、制造工艺、老化、腐蚀、设计标准、质量控制、问题、对策、发展方向。
1. 引言1.1 背景介绍压力容器是一种用于贮存或传递气体、液体或蒸汽等介质的设备，在化工、石油、医药、食品等行业广泛应用。
随着工业的发展和现代化生产的需求增加，对于压力容器的设计和制造要求也越来越高。
由于压力容器的特殊性和工作环境的复杂性，设计制造过程中往往会存在一些安全隐患和质量问题。
压力容器设计中存在的安全隐患主要包括设计不当导致的结构强度不足、焊接质量不合格、腐蚀等问题。
针对这些问题，可以通过加强材料的选择和制造工艺控制、增加厚度、采用适当的支撑和防护装置等方式来解决。
在压力容器的使用过程中，老化和腐蚀是一个普遍存在的问题。
要解决这一问题，可以采用定期检测和维护保养的方法，及时更换老化部件。
压力容器设计制造中存在的问题需要多方面的对策来解决，包括提高设计水平、加强质量控制、完善管理制度等方面。
只有不断改进和完善，才能确保压力容器在工业生产中的安全可靠运行。
结束。
1.2 问题概述压力容器是工业生产中常见的一种设备，用于承受内部或外部的压力，并在其中储存或处理液体、气体等物质。
压力容器设计制造中存在着一些安全隐患，给工作人员和环境带来潜在的风险。
浅析压力容器的优化设计
点。
∞ ≥０ ｊ
２ ． ２ 多目 标 与单 目标优化设计并存 压力 容器的优化 设计 除了考虑 机械 设计 的一半 要求 ， 还要兼 顾容 器的工作效能 ， 包 括生产能力、 制 品或半成 品质量 等。 在这 种情况下， 就 需 要设立 多个优化 目标 。 此 时， 几项设 计指 标 的综 合优化 效果达 到最
。
再 取ｆ （ ） 与０ ３ 的线性 组合为 统一 目 标 函数 ， 即 ：ｌ ， （ Ａ ） 然后求单 目 标 问题 的最优解。
②平方加 权法
， ／ （ 幻
对于多 目 标 规划 问题 的单 目 标 函数取定 相应最优解 的下界 ’ ， 则 标 为 优， 但大大 增加了寻 优过 程的难 度。 鉴于此 ， 有时可根据 主要的生 产要 令统一 目 求， 在某～ 优化 目 标下求 取一些设计 参数 的最佳值 ， 即执行单 目 标 优化
设 计， 有效 的降低 目标 函数 维数以便于求 解。
厂 （ ） ＝ ∑６ ０ ， 性和非线 性 优化 设计数 学模 型包括 目标 函数和 约束条件 函数 。 在 对压力 容器 进 行优 化设 计时 ， 需 同时 考虑一 般机 械 设计 的限 制 （ 如 承 载条 件） 和 生 产工艺条件 的制约 ， 从而形成了约 束条件多的特点 。 又 由于设计 变量
压力容器设计压力的合理确定
压力容器设计压力的合理确定作者：刘丹来源：《科学与财富》2018年第17期摘要：设计压力是压力容器的重要设计参数，通过设计压力的优化，能够促使压力容器应用的可靠性，能够保证压力容器的有效使用。
基于此，本文就压力容器设计压力的合理确定进行分析，希望可以为压力容器的设计压力优化提供借鉴。
关键词：压力容器；设计压力；合理确定一、压力容器的定义压力容器不同于一般常压容器，应当同时对以下三个条件进行满足：第一，容器的工作压力应当为0.1MPa，指的是在正常工作的情况下，压力容器顶部可能实现的最高压力值。
第二，容器内直径为15mm，关于其直径方面，非圆形截面指的是其宽度高度或对角线，矩形指的是对角线，椭圆则指的是长轴。
第三，关于其工作介质方面，可以为液化气或气体，亦可以为液体，其温度不应当低于标准沸点。
压力容器具有非常广泛的应用范围，在许多个国民经济部门中，例如，能源、军工、科研、石化等，该设备都发挥得至关重要的作用。
通常来说，关于压力容器的组成方面，主要有六个部分构成，即筒体、法兰、密封元件、接管和开孔、支座以及封头。
除此之外，还应当对安全装置、表计以及内件进行配置，各个内件都具备不同的生产工艺作用。
由于密封、承压以及介质等多方面因素，压力容器比较容易产生爆炸、燃烧起火情况，一旦出现该情况，就会对有关工作人员、机械设备以及财产的安全造成威胁，并对周围环境，造成一定程度的污染。
现阶段，在世界各国的重要监督与检查产品中，都将压力容器包括进来，严格根据国家规定法规和标准的要求与规定，通过国家制定专门机构，来开展监督检查与技术检验工作。
二、设计压力的定义在对压力容器开展设计工作的过程中，应当对设计参数进行确定，设计压力属于其中参数之一。
设计压力同相对应的设计温度共同成为设计载荷条件，在确定设计准则、主要受压抑原件材料的选择、计算与评定应力、划分容器类别、提出相关制造与检验技术要求、使用管理员定期检验等各项技术工作的开展方面，设计压力都发挥着重要的影响作用。
压力容器的稳定性分析与设计优化
压力容器的稳定性分析与设计优化压力容器是一种能够储存和运输高压介质的设备，广泛应用于石化、化工、能源、医药等众多领域。
然而，由于高压环境下容器受力情况复杂，容器的稳定性问题一直是工程师们关注的焦点。
本文将从压力容器的稳定性分析和设计优化两个方面进行论述，探讨如何在容器设计中降低事故风险，提高运行安全性。
一、压力容器的稳定性分析1. 弯曲稳定性分析在高压环境下，容器会承受来自介质内部以及外部环境的力，容器壁的弯曲稳定性是保证容器不发生变形和破裂的重要因素。
因此，对容器的弯曲稳定性进行分析是容器设计的基础。
首先，需要计算容器在弯曲时的应力和应变分布情况，通过有限元分析等手段，确定容器壁的最大应力点和最大应力值。
然后，结合材料的力学性能，进行强度校核，确保容器能够满足正常使用条件下的强度需求。
2. 局部稳定性分析容器壁的局部几何缺陷或开口可能导致局部应力集中，引发容器的局部失稳或破裂。
因此，在容器设计中需要对局部稳定性进行充分考虑。
针对容器壁的几何缺陷或开口，可以采用应力集中系数和强度减少系数等方法进行评估。
通过计算得到的应力集中系数和强度减少系数，判断局部失稳的可能性，并进行优化设计，降低缺陷处的应力集中程度，提高容器的局部稳定性。
二、压力容器的设计优化1. 材料选择与工艺优化在压力容器的设计过程中，正确选择合适的材料对提高容器的稳定性至关重要。
材料的力学性能、耐腐蚀性能以及可焊接性等因素都应该被考虑。
同时，还需要优化焊接工艺，避免焊缝处的强度降低，以提高容器的整体稳定性。
2. 结构优化与加强设计容器的结构设计对其稳定性具有重要影响。
合理的结构设计可以提高容器的整体刚度，降低容器的应力集中程度，从而提高容器的稳定性。
在结构设计过程中，可以采用有限元分析等先进的计算方法，优化容器的结构，减少质量，提高容器的刚度，从而提高容器的整体稳定性。
3. 考虑温度和压力变化容器在运行过程中，温度和压力的变化会对容器的稳定性产生影响。
压力容器优化设计分析
压力容器优化设计分析摘要：机械最优化设计大多属于约束非线性规划问题，因其目标函数和约束函数普遍具有非线性。
压力容器为专有的轻化工设备，源于生产和使用的安全性使得其设计参数难度增大。
本文概述了压力容器优化设计的特点，分析了工作条件对其影响，并提出了压力容器优化设计模型建立的一般方法。
关键词：压力容器优化设计数学模型1、压力容器优化设计的特点对于压力容器的优化设计，主要是基于安全性的考虑。
除了满足强度、刚度、运动学约束条件之外，还需要顾及加工制造方式、工作环境对使用性能的影响。
压力容器优化设计有以下几个显著的特点：(1)设计变量多。
压力容器大多用于化工材料的存储和运输，为了达到预定的使用或生产工艺要求，需要设计成不同的几何形状和复杂的结构（如单层、多层、包扎、缠绕等），使得筒体及其他部件的几何结构参数多。
此外，在执行操作时，常设计到工作环境等多因素，这就形成了设计参量众多的特点。
(2)多目标与单目标优化设计并存。
在压力容器优化设计中，常期望几项设计指标达到最优值。
除了要考虑机械设计的一般要求之外，还需要兼顾容器的工作效能，包括生产能力、制品等，这就需要设立多个优化目标。
采用多目标优化设计，几项设计指标同时达到最优值，这增大了寻优的难度。
有时可以根据主要是生产及工艺要求，在某一优化目标下求取一些参数的最佳值。
从而形成了单目标和多目标优化设计并存的特点。
(3)数学模型的多维性和非线性。
压力容器优化设计的数学模型包括目标函数和约束条件函数。
在设计时，必须同时考虑一般机械设计的限制和生产工艺条件的制约，从而形成约束条件多的特点，再加上材料性能设计参数之间的复杂度，导致数学模型的多维性和非线性。
2p(2)数学模型要容易处理，计算过程要简化且易于实现。
如果数学模型过于复杂，尽管能正确地表达设计问题，但是不便于处理和设计，反而限制了它的应用；反之，则不一定能全面而准确地描述设计问题。
2.2 建立压力容器优化设计数学模型的步骤与方法(1)首先，对设计问题需要加以认真的研究并抓住其本质的特征，了解常规所用的设计方法，然后研究适当的数学、物理和力学的方法。
压力容器的优化设计
的变 化 规 律
利 用 ＡＮＳ ＹＳ的 后 处 理 功 能 可 导 出 等 效 应 力 云 图 ．
如 图 ４所 示 从 图 中 可 以 看 出 ， 大 应 力 出 现 在 过 渡 段 最 与 球 壳 连 接 处 ， 大 应 力 为 ３ ９ ７ ９ ＭＰ 。 结 构 在 内 压 最 ９ ．８ ａ
迭 代 次 数 ▲ 图 ５ 目标 函 数 随 设 计 变 量 的 变 化 规 律
迭 代 次 数
▲ 图 ６ 目标 函数 随 状 态 变 量
迭 代 次 数 ▲ 图 ７ 目标 函 数 的
变 化 规 律
Ｅ
Ｊ
９
’ １ｌ ｊ Ｅ
３ ｚ ｊ ¨
’
’ ｛
▲ 图 ８ 优 化 后 的
阶 方 法 基 于 目 标 函 数 对 设 计 变 量 的 敏 感 程 度 ． 可 以
进 行 较 大 空 间 的 设 计 ［３ ］ ２． ｌ ４ 为 了 对 压 力 容 器 不 连 续 区 域 进 行 精 确 的 优 化 设
计 ． 用 一 阶 方 法 。 在 进 行 优 化 设 计 时 ． 锥 形 段 长 度 采 以
实 际 应 用 需 要 ．设 计 的 压 力 容 器 总 是 存 在 不 连 续 区 ， 常 分 为两 大 类 ： 体 不连 续 区 与局 部 不 连 续 区 。 通 总 前 者 是结 构 相 当 大 的部 分产 生 影 响 的应 力 或 应 变 源 ． 即 容 器 的 几 何 形 状 、材 料 或 载 荷 的 不 连 续 。后 者 是 结
分 ． 同 时 采 用 ８节 点 的 Ｓ Ｉ ２单 元 ， 获 得 了 如 图 ２ ＯＬ Ｄ８
所 示 的 网 格 模 型 。在 端 面 处 施 加 方 向 约 束 和 管 孔 处
压力容器-高压容器设计课件
无损检测质量控制
对无损检测过程进行严格监控，确保 检测质量稳定可控。
05 压力容器设计的优化与创 新
压力容器设计的轻量化优化
总结词
在压力容器设计中，轻量化优化是一种重要的趋势，旨在降低容器的重量，提高运输和 操作的便利性。
详细描述
轻量化优化主要通过采用先进的材料和结构优化设计来实现。例如，使用高强度钢、铝 合金等轻质材料替代传统钢材，采用先进的焊接技术提高结构强度，同时减少不必要的
压力容器设计的新材料应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
新材料的应用是压力容器设计创新的重要方向之一，能够 提高容器的性能和寿命，满足更广泛的应用需求。
新材料如钛合金、镍基合金、陶瓷等具有优良的耐腐蚀、 耐高温、耐高压等性能，能够提高容器的使用范围和寿命 。同时，新材料的引入也需要考虑其加工难度、成本等因 素，并进行充分的技术和经济评估。
高压容器的焊接工艺
01
02
03
04
焊接材料选择
根据容器材料和设计要求，选 择合适的焊接材料，确保焊接
质量和容器的耐压性能。
焊接工艺评定
进行焊接工艺评定，确保焊接 工艺的可靠性和可行性，保证
焊接接头的质量和性能。
焊接操作要求Βιβλιοθήκη 制定焊接操作规程，规范焊接 操作过程，确保焊接质量稳定
可控。
焊接检验与验收
对焊接接头进行无损检测和压 力试验，确保焊接接头无缺陷
高压容器的结构设计
总结词
高压容器的结构设计需遵循一定的原 则和规范，以确保其结构稳定性和安 全性。
详细描述
高压容器的结构设计需要考虑压力分 布、受力分析、结构优化等多个因素。 同时，还需考虑容器的制造工艺和维 修保养要求，以确保其在使用过程中 的可靠性和经济性。
基于SOLIDWORKS Simulation压力容器模块的压力容器设计优化
基于SOLIDWORKS Simulation压力容器模块的压力容器设计优化摘要：压力容器是指盛装气体或者液体的承载一定压力的密闭设备。
在化学工业与石油化学工业中应用广泛，如发生爆炸会造成灾难性事故，因此对安全性有较高要求。
本文联系压力容器实际工况，利用三维建模软件Soliworks软件建立其数学模型，运用Solidworks Simulantion压力容器模块进行压力容器的设计和优化，创建载荷工况的线性组合。
按照GB150.2-2011《压力容器》标准得到模型的总体膜片主应力强度极限；定义模型参数（设计变量），得到优化结果，指导实际优化方案。
本文的设计优化对压力容器设计过程中降低设计成本起到一定参考作用。
关键词：压力容器 Simulation 载荷工况线性组合设计优化前言Solidworks Simulation压力容器设计模块可以用于压力容器的基础设计，解决传统设计中要考虑其安全特殊性，常取安全系数偏高而导致经济性能差；利用solidworks建立压力容器三维模型，定义其基本属性，利用软件自带的Simulation仿真分析中的压力容器设计模块对模型进行分析，得到模型的应力结果。
在此次分析试验是评估压力容器承受给定载荷条件的能力，设定条件是从其实际受力简化和理想化后得出：制作材料是12Mng，用于保存温度为372°C，压力为116000kgf/m2的热蒸汽。
除受到气体内压之外，压力容器还承受其他多种载荷，如环境温度的提高，自由接头端面力，力矩支撑引起的附加应力等。
另外，虽然在实际中压力容器必须针对风载和地震载荷进行分析，但在这里暂不考虑。
solidworks simulantion压力容器设计：SOLIDWORKS是一款基于参数化实体特征的CAD系统。
SOLIDWORKS Simulation专为 Windows操作系统开发的，所以相互整合是完全可行的。
SOLIDWORKS Simulation有不同的程序包或应用软件以适应不同用户的需要。
容器设备壁厚优化设计
– 86 –工装设计·容器设备壁厚优化设计doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.02.071容器设备壁厚优化设计孙主（泸州泸天化化工设计有限公司，四川 泸州 646300）摘要： 对于现代工业来说，压力容器的作用非常的显著，发挥着巨大的作用，为了保障压力容器高效性与安全，就需要做好容器壁厚的控制。
通常来说最直接的解决方法就是增加容器壁厚，改善与增强容器物理性质。
当然这种做法弊端也十分显著，比如这种方法会增加设备体积，占用越来越多的空间，增加生产成本。
为了改善这一情况就需要从多个角度考虑问题，合理设计壁厚，突出应用价值，保障实际效果。
关键词： 压力容器；壁厚设计；优化方法前言优化设计压力容器壁厚的过程中，一定要将保障安全作为出发点，充分考虑其设计要求、优化目标。
该过程使用统一经验公式和强度理论，获得最佳的应用效果。
要在保障刚度和强度前提下，控制材料使用量，达成轻量化目标。
1. 压力容器壁厚理论压力容器壁厚的优化十分复杂，需要朝着设计要求使用特定的方法，该过程需要考虑很多的要素才能够控制参数，达成最优的目标。
首先要确定的是压力容器实际状况，根据使用需求建立3D 模型。
在这个过程中要考虑的问题包括设备使用要求和环境因素[1]。
以此判定约束条件，根据这一目标要求确认优化结果。
在实践探索中我国化工行业工作人员已经有了很丰富的经验。
在计算中需要用到函数关系，确定函数条件，得到的结果必须是不同向量组合。
随后用相应标准确定设计方案和思路[2]。
大型压力容器在优化设备壁厚的时候应当用到有限元分析法，这种做法能够有效控制优化难度。
在电子结构与电子分析优化中有限元价值巨大。
有限元分析的结果通常能够很好的满足具体使用要求。
在利用最小二乘法确认误差情况中，要做好权值设定工作。
此外在面对重要数据的时候还要加大权值。
数据迭代有着很漫长的过程。
此时就需要用有限元处理计算机数据，保障优化可靠性与精准性。
上半年压力容器设计师述职报告
上半年压力容器设计师述职报告尊敬的领导：我是压力容器设计师XXX，非常荣幸能够向您汇报我的工作情况和成果。
在上半年的工作中，我主要负责压力容器的设计和优化。
具体来说，我完成了以下工作：1. 设计任务：我参与了X个压力容器的设计任务，包括储罐、反应器等不同类型的压力容器。
在设计过程中，我充分考虑了容器的安全性、可靠性和经济性，并且按照相关标准和规范进行了设计。
2. 优化工作：为了提高压力容器的性能和效率，我进行了一系列的优化工作。
通过使用先进的计算方法和软件，我优化了容器的结构和材料选择，使其在承受更大压力和负荷时具有更好的性能。
3. 技术支持：除了设计工作，我还提供了技术支持给其他团队成员和客户。
对于设计过程中遇到的问题，我积极与其他专家合作，找到解决方案。
同时，我也向客户提供了相关的技术咨询和解答他们的疑问。
上半年的工作取得了一些成果：1. 设计质量提升：通过改进设计方法和工艺流程，我提高了压力容器的设计质量，减少了潜在的安全隐患。
2. 优化效果显著：通过优化工作，我成功地提高了一些容器的性能和效率，降低了能源消耗和生产成本。
3. 团队协作：在工作中，我与团队成员密切合作，相互学习和交流，共同解决了一些复杂的设计问题。
然而，在工作过程中也存在一些困难和挑战：1. 时间压力：由于项目进度紧张，我在一些设计任务上面临较大的时间压力。
为了保证工作进展顺利，我通过合理分配时间和资源，加班和加强沟通，最终成功完成了任务。
2. 技术难题：在设计过程中，我遇到了一些技术难题，需要与其他专家进行讨论和研究。
通过不断学习和探索，我最终找到了解决方案，并成功应用到实际设计中。
在下半年的工作中，我将继续努力，不断提升自己的设计水平和专业知识。
我计划深入研究压力容器设计的新技术和新方法，不断学习并运用到实际工作中。
同时，我也将积极参与团队的合作和协作，与其他成员共同解决问题，推动项目的顺利进行。
谢谢您的关注和支持！压力容器设计师XXX。
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2011／12
机械制造49卷第568期
收稿日期：2011年6月
实际应用需要，设计的压力容器总是存在不连续区，通常分为两大类：总体不连续区与局部不连续区。
前者是结构相当大的部分产生影响的应力或应变源，即容器的几何形状、材料或载荷的不连续。
后者是结构相对较小的范围内产生影响的应力或应变源，如小的圆角半径、小的连接件等。
在载荷作用下，不连续区由于变形不协调产生了附加弯矩，导致这些区域的应力要大于其它部位，使这些区域容易失效。
但是确定不连续区理论解需要联立力平衡方程和变形协调方程来计算，具有相当难度，有限元的发展解决了这些问题，国内外的许多学者运用有限元方法对不连续区进行应力分析
［1，5，6］。
本文采用大型有限元分析软件
ANSYS 对容器的不连续区进行应力分析及优化设计。
1问题描述
某压力容器设计压力P =16MPa ，设计温度T =165
℃，材料16MnR ，筒体长度H =1150mm ，筒体内径R 1=775mm ，壁厚T 1=105mm ，封头内径R 2=815mm ，厚度T 2=50mm ，其它参数见表1。
需对该容器的筒体与封头
的连接区进行有限元分析及优化设计。
2问题分析
不连续区成锥形过渡段结构，容易产生应力集中，
必须进行有限元分析，确定不连续区域的应力分布情况，保证压力容器的整体性能。
由于主要讨论不连续区的应力情况，忽略封头上的其他结构，其中筒体长度应远大于边缘应力的衰减长度。
通过改变锥形过渡段的锥形段长度和边界的倾斜度，可使结构的形状发生变化，并直接影响不连续区域的应力集中状况。
由于筒体和封头的厚度T 1和T 2通常由设计规范提供的计算公式确定，不能进行优化，而且锥度过渡段两边界的形状，一般要求为直线。
因此，
不连续区结构的优化主要是在保持筒体和封头厚度不变的情况下，改变锥形过渡段的锥形段长度L 和斜边倾斜角α，是不连续区的应力集中系数最小。
综上所述可得优化设计的数学模型为：
min K =S max （L ）/S 0≤α≤90°
3［（R 1+T 1）-（R 2+T 2）］≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤
L
（1）
式中：K 为应力集中系数；S max （L ）为筒体和封头通过线性变厚段连接结构的最大当量应力，S=PR 2/（2T 2）为筒体封头部分的当量膜应力。
3有限元分析
由于压力容器壳体的对称性，且容器内压强处处
相等，笔者取一半模型进行有限元分析，采用ANSYS 自底向上的建模方法，即先创建不连续区的关键节点，然后生成不连续区的相关面，生成的模型见图1。
采用ANSYS 提供的三边形和四边形相结合的网格划分方法对模型进行网格划分，即：在应力比较集中处采用三边形网格划分，其它地方使用四边形网格划分，同时采用8节点的SOLID82单元，获得了如图2所示的网格模型。
在端面处施加X 方向约束和管孔处施加Y 方向约束，在线上施加面载荷P =15MPa ，获得结果如图3的载荷和约束分布图。
压力容器的优化设计
□
朱庆典1
□
万守莉1
□
陈
辉2
1.甘肃锦世化工有限责任公司甘肃张掖734500
2.兰州理工大学机电工程学院
兰州
730050
摘
要：应用有限元分析软件ANSYS 对压力容器的不连续区进行有限元分析及优化设计，获得较为精确的应力分
布和参数，得到压力容器设计的最佳方案，推动改设计方法在实际工程中的应用。
关键词：压力容器
ANSYS 有限元分析优化设计
中图分类号：TH123；TB472文献标识码：A
文章编号：1000－4998(2011)12－0018－02
表1
参数表
参数
参数意义参数
参数意义R 1=775mm 筒体内径E =200GPa 材料弹性模量R 2=840mm 封头内径n u =0.3材料泊松比T 1=105mm 筒体壁厚n t =5厚度方向剖分数T 2=50mm 封头壁厚n s =30封头径向剖分数H =1150mm 筒体长度n c =30筒体轴向剖分数L =102mm 筒体削边长度n 1=5过渡段剖分数P =16MPa 设计压力ra =0.6剖分比例T =165℃
设计温度
α=75.45°
斜边倾斜角
18
机械制造49卷第568期
2011／12
利用ANSYS 的后处理功能可导出等效应力云图，如图4所示。
从图中可以看出，最大应力出现在过渡段与球壳连接处，最大应力为399.789MPa 。
结构在内压作用下产生了一定的变形，迫使筒体段在X 向产生位移，球壳在Y 向有了一定的变形。
4优化设计
ANSYS 程序提供了零阶方法和一阶方法两种优
化方法，可以处理几乎所有的优化问题。
零阶方法是一个很完善的处理方法，能有效处理大多数的工程问题。
一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，可以进行较大空间的设计
［2，3，4］。
为了对压力容器不连续区域进行精确的优化设计，采用一阶方法。
在进行优化设计时，以锥形段长度
L 为优化设计变量，斜边倾斜角α为状态变量，应力集
中系数K 为目标函数。
采用ANSYS 提供的轴对称单元PLANE82进行优化设计，最大迭代次数为20次。
通过上述方法的优化设计，得到了相应的优化结果，其中锥形段长度L 随迭代次数的变化规律如图5（纵坐标为长度L ，横坐标为迭代次数）所示，斜边倾斜角α随迭代次数的变化规律如图6（纵坐标为斜边倾斜角α，横坐标为迭代次数）所示，应力集中系数K 随迭代次数的变化规律如图7（纵坐标为应力集中系数
K ，横坐标为迭代次数）所示。
优化前后参数变化情况见表2。
从表2和图8可以看出，设计变量锥形段长度L 和状态变量斜边倾斜角α略有增加，但目标函数应力
集中系数K 下降了大约6.8％，且不连续区域所受最大应力下降了大约2.3％，优化效果较为明显。
5结束语
以ANSYS 软件为平台，通过对压力容器不连续区
的有限元分析，获得了较为精确的应力分布图，然后利用ANSYS 的优化功能对压力容器不连续区域进行结构优化，获得最佳参数，使结构不连续区最大应力值也有所下降，较大程度地满足了压力容器设计的需要。
参考文献
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［2］董龙梅，杨涛，孙显.基于ANSYS 对压力容器的应力分析与结构优化［J ］.机械设计与制造，2008（6）：99-100.［3］李虎林，陈威，于安民，等.基于ANSYS 参数化语言的压力容器优化设计［J ］.机械工程与自动化，2007（2）：56-58.［4
］
张亚新
，石传美
.基于ANSYS 的压力容器壁厚优化设计［J ］.机械与电子，2009（8）：57-60.
［5］韩敏.利用ANSYS 软件对压力容器进行应力分析［J
］.
煤矿机械
，2008，29（1）：73-74.
［6］
丁昌，汪荣顺.ANSYS 在低温压力容器应力分析与优化设计中的应用［J ］.低温与超导，2007，35（6）：455-462.
葺（编辑凌
云）
▲图1几何模型
▲图2有限元网格模型▲图3均布载荷及边界设置图
▲图4应力云图
▲图5
目标函数随设计变量的变化规律
▲图6目标函数随状态变量
的变化规律
▲图7
目标函数的变化规律
▲图8
优化后的应力云图
20016012080400
2468101214161820
2468101214161820
4032241680
2468101214161820
2.482.322.1621.841.68
迭代次数
迭代次数
迭代次数L /m m 斜边倾斜角α/°
应力集中系数K
表2
优化前后主要参数对照表
参数L /mm α/°K 优化前10275.45 1.8567优化后
115
76.45
1.7319
19。