基于有限元分析的压力容器静态强度计算

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压力容器设计中的材料选择与强度计算研究

压力容器设计中的材料选择与强度计算研究摘要：压力容器设计中的材料选择和强度计算是紧密相连的环节。

材料的选择直接影响到容器的性能和使用寿命，而强度计算则为容器提供了设计和改进的依据。

在材料选择方面，需要综合考虑材料的强度、耐蚀性、耐热性、可焊性等因素；在强度计算方面，根据容器的使用条件和设计规范，进行应力和变形的分析和评估。

关键词：压力容器设计；材料选择；强度计算引言压力容器的材料选择与强度计算是压力容器设计过程中的两个核心研究方向。

正确选择合适的材料能够保证容器的安全性和可靠性，强度计算则能够评估材料在工作条件下的应力和变形情况，确保容器的设计满足强度要求。

1强度计算在压力容器设计中的作用强度计算是一种基于工程原理和材料科学的精确计算方法，旨在确保压力容器具备足够的强度，以承受内部压力和外界负载的作用。

强度计算能够帮助工程师确定合适的材料特性及其最大应力极限。

通过分析压力容器内外的各种压力、温度和环境影响等因素，准确地预测材料在不同工作条件下的应力分布。

根据这些计算结果，设计人员可以选择具有足够强度和耐久度的材料，确保在长期使用过程中不会出现破坏或损坏。

强度计算为工程师提供了评估压力容器结构安全性的依据。

通过对容器壁厚、焊接缝、支撑结构等重要组成部分进行详细的应力分析和振动计算，可以判断结构是否足够牢固，并且在受到冲击负载时是否能够有效承受。

这些计算结果直接影响到容器的安全运行和防止事故发生。

强度计算还有助于优化设计方案，提高压力容器的性能和可靠性。

通过反复计算和模拟不同参数和结构的组合，工程师可以找到最佳的设计方案，既满足强度要求，又使材料利用率达到最大化。

这不仅节省了成本，还提高了容器的效率，减少了对环境的影响。

2压力容器设计中的材料选择2.1金属材料压力容器是一种用于储存和输送气体或液体的关键设备。

在压力容器设计中，强度计算是一个重要的步骤，用于确定容器的结构是否能够承受内部压力和外部负载。

齿啮式快开盖压力容器的有限元分析及强度评定_涂文锋

图 5 封头强度评定的应力处理线
图 6 端部法兰和筒体强度评定的应力处理线
3. 2. 2 端部法兰和筒体部分从应力强度分布云图中选定啮合齿根部的
最大应力点, 分别沿齿厚、齿宽方向画出两条应力处理线 D 和 E( 图 6) 。另外, 根据分析设计标准中应力强度校核的原则( 同上) , 针对本结构, 选取如图 6 中的三条线 A、B、C( 应力强度值见表 2) 。从评定结果来看, 也都满足要求, 但从 SⅡ 、SⅣ 的数值可以推断出啮合齿与法兰的结合部位以及筒体的下部是高强度区, 因而在设计、制造过程中应保证其尺寸。
- 256. 0
- 299. 3
223. 5
- 81. 22
- 137. 8
- 228. 5
147. 2
表 2
应力处理线
A B C D E
R1 131. 3 104. 7 22. 5 44. 35 1. 465
筒体各应力处理线的评定结果
一次局部薄膜应力/ MPa
R2
R3
42. 55
- 2. 064
出版社, 1995.
6 J B4732- 95 《钢制压力容器 ——分析设计标准》标准释
义. 1995 版.
( 收稿日期: 2005-01-15)
- 0. 1
139. 7
90. 5
6. 705
- 17. 31
107. 8
- 11. 85
- 18. 27
- 61. 29
49. 44
150. 5
12. 50
- 14. 32
164. 8
46. 18
- 4. 524
- 54. 58
100. 8
对结构进行强度评定( 应力强度值见表 1) 。从各应力处理线 S Ⅱ和 S Ⅳ的值来看, 均能满足要求, 但明显可知法兰的径向与齿厚方向存在较大的应力差。

基于ANSYS分析的压力容器强度计算方法

基于ANSYS分析的压力容器强度计算方法陈海新【期刊名称】《特种设备安全技术》【年(卷),期】2024()3【摘要】目的:基于ANSYS分析的压力容器强度计算方法。

方法:高压立式容器的支撑结构用于支撑整个容器的压力。

使用ANSYS软件建立高压立式容器模型,通过模拟结构反映出实际受载情况,采用ReForce载荷类型来进行加载,设置位移边界约束和力边界条件,对边界条件进行验证,确定设置的边界条件不会导致模型产生过度的约束或加载。

在容器中接入接管的方式有嵌入式、插入式和安放式,需要对三种接管的受力计算进行分析,判断其力学性能。

结果:在总受力方面,安放式接管的受力最大为9600N,嵌入式接管最小为9000N;安放式接管的支撑结构的反作用力为1700N,为三种方式的最大受力。

嵌入式接管的支撑结构的反作用力为1500N,为三种方式的最小受力。

结论:如果需要承受较大的内压和外压,且需要较大的支撑力,应优先选择安放式接管;如果对内压和外压要求不高,且支撑结构反作用力较小,可以选择嵌入式接管以减小整体结构尺寸和质量。

【总页数】3页(P8-9)【作者】陈海新【作者单位】中国昆仑工程有限公司辽锦分公司【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.基于ANSYS的压力容器筒体封头连接强度分析2.板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之二r——八种压力容器壳体的强度计算方法分析(上)3.板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之二--八种压力容器壳体的强度计算方法分析(下)4.基于有限元分析法的复合材料球头销成型过程仿真优化——评《压力容器全模型ANSYS分析与强度计算新规范》5.基于ANSYS对压力容器筒体连续大开孔强度分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

压力容器设计与强度分析研究

压力容器设计与强度分析研究随着现代工业的不断发展，压力容器作为一种重要的设备，在许多工业领域发挥着重要的作用。

压力容器是指用于封装气体或液体的设备，其内部压力高于大气压力。

压力容器主要应用于石油化工、能源、化工、航空航天等领域。

首先，压力容器的设计至关重要。

在整个设计过程中，需要考虑许多因素，例如容器的尺寸、形状、承载能力等。

设计师需要根据使用环境和工作条件来选择合适的材料和结构。

此外，还需要遵循一系列国际标准和规范，确保容器的设计在实际运行中具有良好的可靠性和安全性。

在压力容器的设计中，其中一个重要的方面是强度分析。

强度分析是指对容器的主要应力和变形进行计算和评估。

通过强度分析可以确保容器在承受内外部压力的同时保持结构的稳定和完整性。

在进行强度分析时，需要考虑多种因素。

首先是容器的载荷计算，即确定所需承载力的大小。

载荷计算需要考虑到容器内外的压力、温度、材料特性以及各种工况下的加载情况，以确保设计的安全性和可靠性。

其次是材料的强度特性，包括材料的屈服强度、抗拉强度和断裂韧性等。

通过对材料的强度特性进行分析和测试，可以更好地选择适合的材料，对容器进行设计和优化。

最后还需要考虑到容器的边界条件和约束条件，以及在容器使用过程中可能产生的各种外力和环境因素。

在进行强度分析时，可以利用各种计算方法和工程软件。

常用的方法包括有限元分析、应力强度法和层板理论等。

有限元分析是一种广泛应用的计算方法，它可以将复杂的结构分割成许多小的有限元进行分析，通过求解各个有限元的应力和变形，最终得出整个结构的应力分布和变形情况。

应力强度法是一种基于结构应力的分析方法，通过计算结构的应力强度因子，来评估结构的抗裂性能。

层板理论是一种应用于薄壁结构的计算方法，通过分析结构的层板应力和变形，来评估结构的强度和稳定性。

除了设计和强度分析之外，还需要对压力容器进行一系列的检验和测试。

这些检验和测试包括可视检验、射线检验、超声波检验、涡流检验等。

机械设计中的强度计算方法

机械设计中的强度计算方法机械设计是一门综合性很强的学科，强度计算是其中的重要内容之一。

在机械设计中，强度计算的目的是确保设计的零件能够承受各种静态和动态载荷，并保持其结构完整。

本文将介绍机械设计中常用的强度计算方法。

一、静态强度计算方法静态强度计算是指对设计零件在静态载荷下的强度进行评估和计算。

常用的静态强度计算方法包括材料的强度学理论、挤压、拉伸和剪切等。

1. 材料的强度学理论材料的强度学理论是静态强度计算的基础。

常用的理论有最大应力理论、最大应变理论和能量方法等。

最大应力理论认为当材料受力时，其应力不能超过材料的屈服极限；最大应变理论认为当材料的应变超过其屈服点时，材料将发生破坏；能量方法根据材料在受力时的应力和应变关系来计算强度。

2. 挤压、拉伸和剪切挤压、拉伸和剪切是常见的静态强度计算方法。

挤压计算主要用于轴上的零件，其计算原则是在轴上施加的载荷与零件的强度进行匹配；拉伸计算主要用于拉杆、螺栓等零件，其计算原则是在零件上施加的拉力与零件的抗拉强度进行匹配；剪切计算主要用于薄板、焊缝等零件，其计算原则是在零件上施加的剪力与零件的剪切强度进行匹配。

动态强度计算是指对设计零件在动态载荷下的强度进行评估和计算。

常用的动态强度计算方法包括疲劳寿命计算、冲击载荷计算和振动计算等。

1. 疲劳寿命计算疲劳寿命计算用于评估设计零件在长期循环加载下的寿命。

常用的疲劳寿命计算方法有Wöhler曲线法和应力寿命法。

Wöhler曲线法建立了材料的应力与寿命关系曲线，通过对应力幅与平均应力的比值进行计算；应力寿命法通过疲劳试验获取材料的应力寿命曲线，并根据实际应力进行计算。

2. 冲击载荷计算冲击载荷计算用于评估设计零件在瞬态载荷下的强度。

常用的冲击载荷计算方法有冲击动力学分析法和能量法。

冲击动力学分析法通过分析冲击过程中的应力、应变和位移等参数，以及材料的冲击性能来计算强度；能量法基于能量守恒定律，将冲击能量与零件吸收能量进行比较。

基于有限元分析的金属压力容器设计优化研究

管理及其他M anagement and other 基于有限元分析的金属压力容器设计优化研究黄赞平，江运豹摘要：随着现代工业的发展，金属压力容器作为一种重要的储能设备，得到了广泛的应用。

然而，在实际生产中，由于各种因素的影响，如材料性能、制造工艺等因素，导致了金属压力容器的设计和制造存在一定的问题。

因此，如何对金属压力容器进行有效的设计优化成为了当前亟待解决的问题之一。

本文旨在通过有限元分析方法来探究金属压力容器设计的优化方案，为其在实际应用中的可靠性和安全性作出贡献。

关键词：有限元；金属压力；容器设计；优化在当前的研究中，金属压力容器作为一种重要的储能设备，得到了广泛的应用。

在国内外，许多学者和企业都对该领域的发展进行了深入的研究和探索。

目前，国内对于金属压力容器的设计和制造已经取得了一定的进展，但是仍然存在一些问题需要进一步解决。

1 基于有限元分析的金属压力容器设计优化分析1.1 金属压力容器的设计原则金属压力容器是一种重要的储能设备，其在能源储存和输送领域具有广泛的应用。

为了保证金属压力容器的质量和性能，需要遵循一定的设计原则。

首先，金属压力容器的设计应符合安全标准的要求。

金属压力容器是高压气体或液体存储器，因此，要确保其安全性能可靠。

为此，设计师应该严格遵守相关国家地区颁布的标准和规范，并进行充分的风险评估和控制措施。

其次，金属压力容器的设计应考虑经济性。

由于金属压力容器通常用于大型工程项目中，其造价往往较高。

设计师应当尽可能降低成本，提高效率，以达到最佳的经济效益。

金属压力容器的设计还应注意环保性和可持续发展。

现代社会越来越重视环境保护问题，金属压力容器的设计也应该考虑到环境因素的影响。

例如，选择合适的材料、减少废弃物排放量等都是实现可持续发展的重要手段。

最后，金属压力容器的设计还需要满足实际需求。

不同的应用场景下对金属压力容器的需求不同，因此设计师需要根据实际情况制定相应的设计方案。

基于有限元分析的结构强度计算

基于有限元分析的结构强度计算近年来，随着社会的发展，建筑、桥梁、机械设备等各类结构逐渐成为城市的“基石”，但是由于设计和施工的误差或者材料的老化等原因，这些结构都有可能出现质量问题或者安全隐患。

因此，结构强度计算成为了不可或缺的环节。

而其中基于有限元分析的结构强度计算技术则成为了计算结构力学问题的一种主流方法。

有限元分析技术，简称FEM（Finite Element Method），是现代力学分析研究领域中的一种数值计算方法。

该方法是将一个物体分割成有限个小体积的元，然后利用有限元法对这些元进行数值计算，并通过相关的数值计算方法最终得出物体所受力学状态的参数。

要进行结构强度计算，我们首先需要进行有限元模型的建立。

对于建筑结构、桥梁、机械设备等复杂的结构体系，其的有限元模型都需要包含多个有限元模块。

在模型的建立中，首先需要进行三维几何建模，然后进行网格化处理。

网格化的目的是将三维模型划分成许多的小单元，从而便于计算机对其中的力学问题进行数字化计算。

而对于预制构件等结构，我们可以通过建模软件直接读取结构的设计参数来进行三维模型的构建。

在建立了有限元模型之后，我们需要根据所得的模型构建力学模型。

力学模型的建立主要通过材料力学的原理和受力分析的方法来进行。

常见的力学模型有线性弹性模型、非线性弹性模型、塑性模型等，主要根据材料的力学特性来选择。

在确定好力学模型后，我们还需要考虑边界条件。

边界条件的确定主要包括结构的支撑和受力情况。

支撑情况包括支座约束定位和支撑刚度；受力情况包括集中力、分布力、体力和温度差等。

结构的边界条件决定了结构所受到的外部作用力，对于有限元模型的精度和正确性具有决定性的影响。

有限元分析的强度计算中还需要考虑材料的非线性特性。

材料的非线性特性主要包括材料的塑性变形、断裂或者损伤等。

因此，在计算分析过程中，需要对材料的强度、屈服、裂纹扩展等参数进行精确的计算研究，以便得出准确的计算结果。

有限元分析方法在压力容器检验中的应用

１容器的有关情况及参数在检验一台吸附塔时，发现该容器的上部筒节内表面纵焊缝有一条长约ｌＯｍ、深约Ｏｍ１Ｏｍ．ｍ的Ｖ型焊缝未焊满，口角度约为６。开６，
杨蓉遵，男，１６９４年ｌ２月生，工程师上海市，００２２０６。
图２缺陷示意图
密，结点越多，计算结果就越精确。但网格加
密到一定程度后对提高计算精度的效果并不明
显。由于容器本身及缺陷的对称性，取筒体四
以上检验结果表明：该压力容器在使用过程中，制造缺陷未引起新的缺陷产生。现在需
要考虑的是缺陷处的强度是否能满足设计压力
分之一建模进行分析，筒体长度方向取８０ｍ，采用８０ｒａ节点实体单元进行分网，有限
缺陷的尺寸与位置如图２所示。该缺陷属
于制造缺陷，焊缝坡口形式为ｘ型坡口双面成型。由于某些原因，该压力容器在缺陷未得到修复就投入了使用。作为检验人员需要判断
在该缺陷暂时存在的情况下，该容器在设计条件下能否安全使用。因此，对该缺陷采用有限
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力上的应力，附加应力的计算较困难。为此，
采用有限元分析的方法，进行应力计算。
采用ＡＳＳ软件进行分析和计算，Ａ－ＮＹＮ
材料名称（材料号）弹性模量／ｍＮ－ｍ
（５２４０６）
．
泊松比
０３． …
ＳＳ程序主要包括三个部分：前处理模块、求Ｙ解模块和后处０（ ℃）
（）确定单元类型：缺陷产生在筒体的１
纵焊缝上，出于简化问题的考虑，假设焊缝性

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。

压力容器设计和计算机计算

压力容器设计和计算机计算在进行压力容器设计时，首先需要明确设计目标和具体要求，包括所需承受的工作压力、温度、材料强度、容积等。

根据这些要求，设计者可以选择合适的材料，一般工程中常用的材料包括钢和复合材料等。

在选择材料时，需要考虑其耐压强度、耐蚀性、耐磨损性等特性。

根据所选材料和容器形状，设计者需要进行计算以验证容器的强度安全性。

计算的过程通常包括以下几个方面：1.壁厚计算：根据设计规范和容器尺寸，通过应力分析推导出恰当的壁厚，以保证容器的安全性。

一般常用的规范包括ASME规范、GB150国家标准等。

2.焊缝计算：对于由多个壁板组成的容器，需要计算焊缝的强度，以保证焊缝的安全性。

焊缝的计算通常采用焊缝有效截面或焊缝强度的计算方法。

3.支承计算：压力容器在工作过程中需要支承，支承结构的设计需要考虑容器的压力、容量以及受力分布等因素。

根据这些因素，设计者需要计算支承结构的强度和刚度，以保证容器的稳定性。

4.泄漏和裂纹计算：容器在工作过程中可能出现泄漏或裂纹等问题，需要进行相应的计算以评估容器的安全性。

泄漏计算通常采用流量方程和有限元方法，裂纹计算则通常采用弹性力学和断裂力学理论。

计算机在压力容器设计中的应用主要体现在以下几个方面：1.三维建模与仿真：计算机辅助设计软件可以方便地进行容器的三维建模和可视化展示，并进行各种物理仿真分析。

通过仿真，可以模拟容器在实际工作环境中的受力分布和变形情况，从而优化设计。

2.强度计算与优化：计算机软件可以进行快速准确的强度计算，包括壁厚计算、焊缝强度计算等。

同时，还可以进行参数化设计和优化，自动调整容器的几何形状和尺寸，以满足设计要求。

3.受力分析与验证：计算机软件可以进行受力分析和验证，例如静态和动态承载能力、稳定性等。

通过计算机的辅助，可以更加客观地评估容器的安全性。

4.材料选择与性能评估：计算机软件可以提供大量的材料数据库和性能评估工具，帮助设计者选择合适的材料，并评估其在特定工作条件下的性能。

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。

压力容器有限元分析报告

有限元的分析简介随着科技的进一步发展，传统的分析方法已不能满足现在社会的需求，以及更不能满足一些问题的精确分析，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突破。

ＡＮＳＹＳ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本原理、建模方法及工程应用，强调理论与实践的结合。

全书包括两篇共16章，第1篇由第1～10章组成，介绍有限元法的基本理论和方法，容包括：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、薄板弯曲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的有限元分析工程应用，容包括：有限元建模的基本流程、模型简化技术、网格划分技术、边界条件处理与模型检查以及基于ANSYS的有限元分析工程应用实例。

创新实践课题：压力容器的有限元应力分析与设计一、问题描述1、如图1所示为一台Ф700立式储罐，其手孔的直径为Ф88，材料为16MnR,设计压力为13.5Mpa，工作压力为12.3Mpa，弹性模量为201GPa，泊松比为0.3，要求利用有限元分析对此压力容器进行应力分析设计。

2、立式储罐用途：主要用于储存气体，如燃气等，因为储罐密封性能好且能承受较高的压力，所以将气体压缩成液体后，方便于储存在储罐。

二、设计基本参数如下表：壁厚34圆弧面直径18封头厚15立式储罐结构示意简图如下图所示：图1在压力容器的应力分析中，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”代替校核截面。

该容器轴对称，所以只需考虑对储罐上半部分进行分析设计。

法兰上的螺栓力可以转化为一个集中力F,且F=82109N。

三、结构壁厚计算1.筒体厚度计算厚度： cm ic P KS D P -=2δ设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ34mm 有效厚度：12C C n e --=δδ 2.椭圆形封头厚度标准椭圆封头计算厚度： 0165.0⨯=i R δ 设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ18mm 有效厚度：12C C n e --=δδ3.手孔厚度有限元建模分析本次分析采用ansys10.0建立有限元分析和应力设计一、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change jobname，文件名命名为wuzu （2）定义工作标题：执行change title 命令，对文件的压力进行分析（3）关闭三角坐标符号定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在elementtypes命令中选择strucral solid 和quad 8node82（2）设置单元选项：在element type option命令框中选择k3为axisymmertic（3）设置材料属性：在material number 命令框中设置 ex为2.01e11，prxy为0.3二、建立几何模型(1)生成矩形面，在by dimensios中设置三个矩形面数据如下：350 ，384 ，0,28044,146,795.3,846.3,44，62,600,742.8（2）生成部分圆环面：执行partial annulus 命令框中设置wpx,wpy,,theta1,rad,theta2,分别为0,280,355,8.75,373,63，0,280,355,67,.6,383,90（3）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lines fillet命令，选择要倒角的两条线在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10（6）线生成面操作：点击by lines命令选择如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A3两个面生成如下图（8）面向加操作：在boolsean 下的add aaread选择如下四个面生成如下图生成关键点：选择A2面中的L5在line ratio 选项框中输入 0.348生成关（9）生成关键点：在ratio下输入line ratio=0.348,生成关键点21.（10）生成线，拾取“15，20”“22，19”“14，17”“11，21”“3，13”“4，16”“5，12”“21，5”“24，18”关键点生成九条线。

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种使用有限元方法对压力容器进行分析与设计的方法。

压力容器是一种广泛应用于工业领域的设备，常用于存放和传输气体、液体和蒸汽等物质。

有限元分析可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。

压力容器一般由内外两个接触面构成，分别为容器内壁与容器内部介质、容器外壁与外界环境的接触面。

在分析过程中，需要考虑接触面之间的压力传递和应变分布，以及接触面的摩擦力和接触状态的变化。

有限元接触分析可以通过对接触面施加约束、定义摩擦系数和设置非线性接触模型来模拟接触行为。

在进行有限元接触分析前，首先需要对压力容器进行建模。

建模的关键是确定容器的几何形状、材料特性和边界条件。

对于复杂的容器结构，可以采用3D模型进行建模，而对于简单的容器结构，可以采用轴对称或平面模型进行简化。

建模完成后，需要定义材料特性和边界条件。

材料特性包括弹性模量、泊松比和屈服强度等，这些参数对于容器的应力分布和变形情况有重要影响。

边界条件主要包括容器的载荷和约束条件，如内外压力、温度等。

接下来是网格划分和单元类型的选择。

网格划分是将容器的几何形状划分为一系列小区域的过程，划分得越细密，模型越准确，但求解时间也会增加。

在划分时需要注意接触面的网格划分，以保证接触面的连续性。

完成网格划分后，可以进行接触分析。

ABAQUS提供了多个接触模型，如节点对接触、面对接触和面对面接触等。

其中最常用的模型是面对面接触模型，可以通过定义摩擦系数和接触状态来模拟接触行为。

接触分析完成后，可以进行后处理，包括应力、应变和位移的计算和分析。

对于压力容器的接触分析，关注的主要是接触面的接触压力和应力分布，以及容器的变形和破坏情况。

通过模拟不同工况下的接触行为，可以评估容器的安全性和使用寿命。

综上所述，基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种有效的分析和设计方法，可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。

压力容器的强度计算

压力容器的强度计算压力容器是一种主要用于储存或输送气体、液体等在内部产生较高压力的装置。

它广泛应用于化工、石油、煤炭、电力、冶金等行业中。

为了确保压力容器的安全运行，需要对压力容器的强度进行计算。

1.壁厚计算：压力容器壁厚的计算是压力容器强度计算的基础。

壁厚设计应满足以下条件：①确保容器在内部压力作用下不会破裂；②具有足够的刚度以保证容器的稳定性；③合理分配应力，避免过度集中应力。

壁厚计算可采用多种方法，如薄壁理论、弹性理论、塑性理论等。

其基本原理是根据容器内部压力、容器几何形状、容器材料的力学性能等参数，计算容器受到的应力，并根据相应的材料强度参数确定壁厚。

2.焊缝强度计算：焊接是制造压力容器常用的连接方法之一、焊接连接的强度计算主要涉及焊缝的强度计算和热影响区的强度计算。

焊缝的强度计算包括焊缝的有效截面计算和焊缝应力计算。

焊缝的有效截面计算可采用T型焊缝强度的判定公式，根据焊缝的几何尺寸确定其有效截面积。

焊缝应力计算可采用焊缝剖面应力法或其他适用的方法，根据应力计算公式计算焊缝的应力。

热影响区的强度计算涉及焊缝附近材料的力学性能变化分析。

焊接过程中，受到焊接热源的加热作用，原有材料的晶体结构和性能会发生改变。

根据焊缝热影响区的材料力学性能参数，进行强度计算。

3.耐久性计算：压力容器的耐久性计算主要是考虑容器的疲劳寿命。

在容器内部压力交替作用下，会导致材料发生疲劳损伤。

耐久性计算主要涉及应力幅计算和疲劳寿命计算。

应力幅计算是根据容器的工作条件、材料疲劳强度参数等，计算容器内部压力作用下的应力幅度。

疲劳寿命计算是根据材料的疲劳性能参数，计算容器的疲劳寿命。

总之，压力容器的强度计算是确保容器安全运行的重要环节。

通过合理计算容器的壁厚、焊缝强度和耐久性，能够保证容器在内部压力作用下不会发生破裂和泄漏，从而确保生产过程的安全。

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。

压力容器强度计算的数值模拟研究

压力容器强度计算的数值模拟研究压力容器是广泛应用于化工、石油、医药等行业的一种常见设备，而在这类行业中，压力容器的强度计算是非常重要的，因为只有强度达标，才能保障安全生产。

近年来，随着计算机技术的不断发展，数值模拟在压力容器强度计算中也得到了广泛应用。

本文将深入探讨数值模拟在压力容器强度计算中的应用研究。

一、压力容器的强度计算方法压力容器的强度计算方法通常有经验公式法、理论计算法和有限元分析法等。

其中，经验公式法以经验公式来计算压力容器的强度，虽然计算方法简单，但是其仅适用于一些特定的情况，且精度较差，因此，在实际应用中被越来越少采用。

理论计算法则是通过解析法来推测容器在不同载荷下的强度，不过这种方法同样有其局限性，即需要依靠材料力学和弹性力学的基础知识，繁琐且难以预测容器变形情况。

有限元分析法是目前比较流行和广泛使用的一种压力容器强度计算方法，通过将容器分为多个小块，然后对这些小块进行网格划分，并分析其受力变形情况，从而推测整个容器在不同载荷下的强度。

二、数值模拟在压力容器强度计算中的应用有限元分析法在压力容器强度计算中得到广泛应用，而数值模拟则是其发展的重要基础。

数值模拟分为两种：离散计算和连续计算。

离散计算是指将地物和问题分解为部分解，通过离散计算的方式来快速推测整个地物在受力情况下的变化。

而连续计算则是通过计算流体力学和结构力学，来分析整个地物受力变形的情况。

在压力容器强度计算中，数值模拟可以通过连续计算的方式来分析容器在不同载荷下的受力变形情况。

首先，可以将容器表面分为许多小块，然后通过流体力学分析来随机产生压力载荷和温度载荷，并通过结构力学计算来分析小块受力变形情况，从而推测容器在不同载荷下的强度。

此外，数值模拟还可以通过离散计算来检测容器某处特定部位的强度，当需要检测某个容器局部的强度时，可以将其分割为多个小块，然后分别进行力学计算，并根据计算结果判断该部位是否强度达标。

三、数值模拟在压力容器强度计算中的优势相较于其他计算方法，数值模拟在压力容器强度计算中具有明显的优势。

基于有限元分析法对压力容器制造缺欠的强度校核

１设备简介
该设备用于储存乙烯和氧气发生氧化反映后产生的大量蒸汽，同时将部分蒸汽作为加热源输送到乙二醇１再沸器、２再沸器、再沸器、沸器内对乙二醇进行多效提纯，最终得到合３４再并格乙二醇。其设计、使用参数和外观示意图见表１图１、。
关键词：有限元分析；焊接缺欠；；错边合用性评定中图分类号：ＱＴ文献标识码：Ａ文章编号：０１９７（０２１～１１０１０ — ６７２１）３０５ — ４
ＢａｅｎＦｉｉｅＥｌｍｅｔＡｎｌｓｓＭｅｈｏｏｅｓｅＶｅｓｌｓｄｏｎｔｅｎａｙｉｔｄｆｒＰｒｓｕｒｓｅＭａｆｃｕｒｎｆｃｅｉｓｏｔｅｔｎｕａｔｉｇＤｅｉｎｃｅｆＳｒｎｇｈＣｈｅｋｎｇｉｃｉ
ｔｉｅ，ｕｄｒＧＢ１０ —１９ｐｃｆａｉｎ，ＡＳａｎｒｎｅ５９８ｓｅｉｃｔｉｏＭＥ Ⅷ ｓｅｉｃｔｎ，ａｄＡＷＳｓｅｉｃｔｎｏｌｔｄｃｎｅｔｔｅｐｔｎｉｌｐｃｆａｉｉｏｎｐｃｆａｉｆｒａｅｏｔｎ，ｈｏｅｔｉｏｅａ
第４Ｏ卷第ｌ３期２１０２年７月
广
州
化
工
Ｖ１４．３ｏ．０Ｎｏ１
ＧｕｎｚｏｅｃｌＩｄｓｒａｇｈｕＣｈｍｉａｎｕｔｙ
Ｊｌ．０２ｕｙ２１
基于有限元分析法对压力容器制造缺欠的强度校核

容器强度分析实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过理论计算和实验验证相结合的方法，对某型压力容器的强度进行分析。

通过对容器结构进行应力、应变测量，验证理论计算结果，并评估容器的安全性能。

二、实验原理容器强度分析主要基于以下原理：1. 材料力学理论：根据材料力学的基本理论，分析容器在载荷作用下的应力、应变分布。

2. 有限元分析：利用有限元软件对容器进行模拟分析，预测容器在载荷作用下的应力、应变分布。

3. 实验验证：通过实验测量容器在载荷作用下的应力、应变，验证理论计算和有限元分析结果。

三、实验设备与材料1. 实验设备：- 压力试验机- 万能试验机- 高精度测力计- 高精度应变片- 传感器数据采集系统- 有限元分析软件2. 实验材料：- 容器材料：Q345B钢- 容器尺寸：直径1000mm，高度2000mm四、实验步骤1. 理论计算：- 根据容器设计参数，确定容器结构形式、材料属性、载荷等。

- 利用材料力学理论，计算容器在载荷作用下的应力、应变分布。

- 建立有限元模型，进行有限元分析，预测容器在载荷作用下的应力、应变分布。

2. 实验准备：- 将容器放置在压力试验机上，确保容器稳定。

- 将应变片粘贴在容器关键部位，如筒体、封头等。

- 连接传感器数据采集系统，确保数据采集准确。

3. 实验实施：- 对容器施加均匀载荷，逐步增加压力。

- 在载荷作用下，实时采集应变片数据，记录容器在载荷作用下的应力、应变变化。

- 当容器达到破坏载荷时，记录破坏情况。

4. 数据处理与分析：- 对实验数据进行整理，绘制应力、应变曲线。

- 将实验结果与理论计算和有限元分析结果进行对比，分析误差原因。

- 评估容器在载荷作用下的安全性能。

五、实验结果与分析1. 理论计算结果：- 容器在载荷作用下的应力、应变分布符合材料力学理论。

- 容器最大应力发生在筒体与封头连接处，最大应力约为215MPa。

2. 有限元分析结果：- 有限元分析结果与理论计算结果基本一致，最大应力约为215MPa。