专业应用软件综合训练报告

1、目的与意义

过程装备与控制工程前身是“化工机械专业”，本专业在过程装备中分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）。而今天我们所进行的软件训练主要针对于化工设备。在科技的高速发展下，计算机被广泛应用。同时我们专业分别在规则设计和分析设计中也诞生出相应的软件。

本此软件训练在规则设计方面全国化工设备设计中心站与上海迅羽化工工程高技术中心基于GB-150等开发的SW6软件，在分析设计中使用美国ANSYS公司开发的ANSYS软件。本次专业应用软件综合训练目的在于了解上述软件，并能按照上机指南进行操作，并能结合《化工容器设计》课程中所学到知识对软件处理后的数据进行基本分析。通过本次专业应用软件综合训练了解到的和掌握到的知识为以后的学习、工作最为铺垫。

在本专业中应用软件处理，可以提高效率，并且计算结果更具说服力。

2、训练项目

2.1 基于规则设计SW6软件

2.1.1 软件介绍

SW6，过程设备强度计算软件，目前版本：SW6-2011 V1.0，中、英文版。

SW6是一GB150、GB151、GB12337、JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关的国家标准、行业标准为计算模型的设计计算软件。

SW6包括十个设备计算程序，分别为卧式容器、塔器、固定管板换热器、浮头式换热器、填函式换热器、U形管换热器、带夹套立式容器、球形储罐、高压容器及非圆形容器等，以及零部件计算程序和用户材料数据库管理程序。

SW6零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对HG20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。十个设备计算程序则几乎能对该类设备各种结构组合的受压元件进行逐个计算或整体计算。

为了便于用户对图纸和计算结果进行校核，并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求，用户可打印输入的原始数据。

SW6计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及直接采用WORD 表格形式形成按中、英文编排的《设计计算书》等多种方式，给

出相应的计算结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件存档的不同需要。

SW6以Windows为操作平台，不少操作借鉴了类似于Windows 的用户界面，因而允许用户分多次输入同一台设备原始数据、在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制、输入原始数据时还可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极大地方便用户使用。一个设备中各个零部件的计算次序，既可由用户自行决定，也可由程序来决定，十分灵活

本训练采用软件为SW6-1998 V6.0

2.1.2 训练内容

上机共进行七道习题的训练（应用到SW6软件中卧式容器、立式容器、零部件模块）从中选取其中一道（第五题）应用零部件模块进行计算。

问题描述：

设计条件：

设计压力 p=3.5 MPa 设计温度 t=350 ℃

标准椭圆型封头=1800 mm ，名义厚度=18 mm ，

中心设置，Φ=159ˣ4.5 的内平齐接管，开孔未通过焊缝。

厚度附加量：

壳体 C取2 mm

接管 C取2 mm

接管外伸高度=200 mm

材料：

封头 16MnR =163 MPa

接管 10 =108 MPa

补强圈 16MnR =163 MPa

=3

试进行补强圈设计。

由SW6-1998 V6.0生成的计算说明书如下：

2．2 基于分析设计ANSYS软件

2.2.1 软件介绍

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

ANSYS软件提供的分析类型分别为：

结构静力分析

用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。

结构动力学分析

结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。

结构非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何

非线性和单元非线性三种。

动力学分析

ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。

热分析

程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热－结构耦合分析能力。

电磁场分析

主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。

流体动力学分析

ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热－流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。

声场分析