压力容器开孔接管区应力的有限元分析

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压力容器大开孔补强计算——压力面积法和有限元应力分析法

ａｅｐｒｓｕｅａｅｅｈｎｄｆｎｔ — ｌｍｅｔｅｓａｌｓｓｍｅｈｏｒｅｓｒｒａｍｔｏｄａｉｉｅｅｅｎｔＳｒｓｎａｙｉ－ｔｄ．Ｔｈｅｔｏｍｅｈｄｓｈａｅｗｔｏｖｅｂｅｎ
ｓｒｓｎｌｉｔｏｄｉｏｅｓｆｎｄｍａｕｅｔａｅｓｒｒａｍｅｈｏｔｅｓａａｙｓｓｍｅｈｓｍｒａｅａｔｒｈｎｐｒｓｕｅａｅｔｄ．
Ｋｅｒｓｐｅｓｒｅｓｌｅｎｏｃｍｅｔｏａｇｐｎｎｙｗｏｄ：ｒｓｕｅｖｓｅ；ｒｉｆｒｅｎｆｌｒｅｏｅｉｇ；ｐｅｓｒｒａｍｅｈｄ；ｆｎｔ — ｌ — ｒｓｕｅａｅｔｏｉｉｅｅｅ
关键词：压力容器；大开孔补强；压力面积法；有限元应力１．９Ｂ１５１
文献标志码：Ｂ
ＲｅｎｏｃｍｅｓｇｆＬａｇｐｎｎｓｉｅｓｒｓｅｉｆｒｅｎｔＤｅｉｎｏｒｅＯｅｉｇｎＰｒｓｕｅＶｅｓｌ
的薄膜应力，即局部薄膜应力。此应力引起的失效
称为静力强度失效。（）曲应力容器开孔以后，２弯一般总需设置接
管或人孔，即有另一个壳体与之相贯。相贯的２个壳体在压力载荷作用下，自产生的径向膨胀（径各直
压力容器大开孔补强计算
一

压力容器开孔接管区的有限元分析

【】３王富耻，张朝辉．ＮＳＳ００限元分析理论与工程应用ＡＹ１．有ｆ．京：电子工业出版社，２０．．ｆ北川０６３ｐ［Ｂ７２９，钢制压力容器—分析设计标准【】４４３—５］Ｊｓ．［】５贺匡国．压力容器分析设计基础［．ＭＩ北京：机械工业出版
６２６３ＳⅣ＝６１６３－
应力理线
６ｌ
ＬＪＮＵＩＧ
１５８７．
３．９６
１９１．１
１３９７．
２６７１．
１５２９．
４１３．１
２２６ｌ．
续表１筒体接管处的应力处理线评定结果
根据应力处理线的划定原则，针对简体和接管连接区在应力强度最大处划出一条应力处理线，如图５直线所示（线为容器变形前的形中虚状，实线为容器变形后的形状）。从表１的应力中处理线Ｓ、ＳＳ，、的值来看，简体与接管连接的区域能满足强度要求。从图４中的应力强度云图以及表ｌ的数据还可以清楚地看到，简体与接管连中接的区域是容器中应力高强度区，也是容器最容易出现破坏的地方，因此在设计、制造过程中应保证该处的尺寸。另外，几何形状或尺寸的突然改变是产生应力集中的主要原因之一，因此，在简体与接管连接处应尽量采用圆弧或经形状优化的特殊曲线过渡以减少该处的应力。

压力容器应力分析报告

压力容器应力分析报告引言压力容器是一种用于储存或者输送气体、液体等介质的设备。

由于容器内的介质压力较高，容器本身需要能够承受这种压力而不发生破裂。

因此，对压力容器进行应力分析是非常重要的，它可以帮助我们判断容器的安全性并提供设计和改进的依据。

本报告旨在对压力容器进行应力分析，以评估其在工作条件下的应力分布情况，并根据分析结果提出相应的建议和改进措施。

1. 压力容器的工作原理和结构在进行应力分析之前，我们首先需要了解压力容器的工作原理和结构。

1.1 工作原理压力容器通过在容器内部创建高压环境来储存或者输送介质。

这种高压状态可以通过液体或气体的压力产生，也可以通过外部作用力施加于容器上。

容器的结构需要能够承受内部或外部压力的作用而不发生破裂。

1.2 结构压力容器通常由壳体、端盖、法兰、密封件等部分组成。

壳体是容器的主要结构部分，可以是圆柱形、球形或者其他形状。

端盖用于封闭壳体的两个端口，而法兰则用于连接不同部分的容器或其他设备。

密封件的选择和设计对于保证容器的密封性和安全性至关重要。

2. 压力容器应力分析方法在进行压力容器应力分析时，我们可以采用不同的方法和工具。

下面将介绍两种常用的应力分析方法。

2.1 解析方法解析方法是一种基于数学模型和理论计算的应力分析方法。

通过建立压力容器的几何模型和材料性质等参数，可以使用解析方程和公式计算容器内部和外部的应力分布情况。

这种方法适用于简单结构和边界条件的容器，具有计算简单、速度快的优点。

2.2 有限元方法有限元方法是一种基于数值计算的应力分析方法。

它将复杂的压力容器分割成有限个小单元，通过求解每个小单元的应力状态，再将它们组合起来得到整个容器的应力分布。

有限元方法可以考虑更多的几何和材料非线性，适用于复杂结构和边界条件的容器，具有更高的精度和可靠性。

3. 压力容器应力分析结果和讨论在进行压力容器应力分析后，我们得到了容器内部和外部的应力分布情况。

根据具体的分析方法和参数，以下是一些可能的结果和讨论。

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。

应变强化压力容器开孔补强有限元分析

ＣＨＥＮＳｈｕ－ｐｉｎｇ。ＷＵＲｕｉ。ＴＡＮＦｅｎｇ－ｇｕａｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
头与接管连接处应力强度水平和塑性应变量。结果表明，补强圈补强与厚壁接管补强最大塑性应
变量都符合标准要求，但考虑在容器封头与接管连接处的应力强度、塑性应变分布的差异，应变强化压力容器开孔补强使用厚壁接管补强结构更加合理。
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｉｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｙｅｓ — ｓｅｌｓ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｈｉｃｋ — ｗａｌｌｔｕｂｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉＳｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．
关键词：压力容器；应变强化；开孔补强；有限元分析

高压容器厚壁开孔有限元分析

ｌ引言
ＡＩ＝壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积，ｍｍ
Ａ２＝接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积，ｍｍＡ３＝焊缝金属截面积，ｍｍ当接管壁厚取８０ｍｍ时，经计算Ａ１＝２１９８，Ａ２＝２ｌ５０４，
压力容器是现代化工业生产中广泛使用的设备，由于工
ｐ
－
：
＝－
ｖｉ
２９．４２Ａ
一
泊松比为０．３，设计温度和厚度下的许用应力为ｌ８１ＭＰａ；接管
ｐＳ
：一
－
—
ｃ
内径为４５２ｍｍ，接管实际外仲长度为３００ｍｍ，接管材料为
１６Ｍｎ，弹性模量为２０００００ＭＰａ，泊松比为０－３，设计温度和厚
还须得到各类应力分量，然后进行校核。本文采用线处理法进行均匀化和线性化计算，路径选择为过最大应力点的筒体和接管的交接线，如图３所示三条选择路径：ＳＣＬＡ、ＳＣＬＢ、
ＳＣＬＣ。三条路径应力线性化处理曲线见图４－６所示。
Ｑ
２５４．７５
１．５Ｓ＝２６７
合格
ＰＬ＋Ｐｂ＋３７５．５６ＣＰＬ２３５．４５
难度，加重了设备的偏心力矩，对设备的稳定性造成了一定的小。
影响。
２－３有限元分析设计
由于仅考虑内压作用下的应力状态，为此，有限元模型采

压力容器ansys有限元分析设计实例

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。

压力容器设计中的应力分析与优化

压力容器设计中的应力分析与优化摘要：压力容器作为储存和运输压力物质的设备，在工业生产中扮演着重要角色。

由于其特殊性和复杂工作环境，容器壁面常受高压力和负荷作用，容易出现应力集中和应力腐蚀等问题，从而导致容器失效和严重事故的发生。

为确保压力容器的安全性和可靠性，应力分析与优化成为关键的设计环节。

本文探讨了压力容器设计中的应力分析方法，包括有限元法、解析法和试验方法，并提出了相应的优化策略，包括材料选择、结构设计、加强筋设计和压力分布均衡等方面。

强调了数值仿真与实验验证在优化策略中的重要性，通过综合运用这些方法，可以有效提高压力容器的性能和可靠性，确保其在各种复杂工况下安全运行。

关键字：压力容器，应力分析，优化策略，有限元法，解析法一、引言随着工业技术的不断发展和应用的不断扩大，压力容器作为一种重要的储存和运输压力物质的设备，在各行各业都扮演着不可或缺的角色。

由于压力容器的特殊性和工作环境的复杂性，容器壁面常常受到高压力和负荷的作用，导致应力集中和应力腐蚀等问题。

这些问题会导致容器的失效，从而引发严重的事故，对人员和环境安全造成严重威胁。

二、应力分析方法在压力容器设计中，应力分析是评估容器壁面应力分布和变形情况的关键步骤。

准确的应力分析可以揭示潜在的应力集中区域，为后续优化设计提供依据。

在应力分析中，常见的方法包括有限元法、解析法和试验方法。

2.1 有限元法：有限元法是目前最为广泛应用的应力分析方法。

它将复杂的容器结构离散为有限个简单单元，通过数值模拟的方式求解得出容器的应力分布。

有限元法能够考虑材料的非线性特性、几何的非线性变形以及复杂的边界条件，适用于各种复杂结构的压力容器。

在有限元分析中，需要建立容器的几何模型，将其划分为有限元网格。

根据材料特性、加载条件和边界条件，设定模拟参数。

通过迭代计算，求解得到容器内部应力和变形的数值结果。

有限元法具有高精度和较好的灵活性，可以在设计过程中快速验证多种设计方案的性能，是压力容器设计中不可或缺的分析手段。

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ｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓａｒｅａｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅ１．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｔｕｂｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｕｂｅａｎｄｔａｎｇｅｎｔｉａｌ
高慧峰，高勇，加万里。
（１陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林７１８５００；２榆林学院化学与化工学院，陕西榆林７１９０００；３中国航天科技集团第六研究院第一六五研究所，陕西西安７１０１００）
摘要：为了满足工艺过程的要求，压力容器必须开孔接管，从而使开孔接管区的应力状态非常复杂，成为压力容器的高
２ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ，ＹｕｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＹｕｌｉｎ７１９０００；
第４１卷第１４期２０１３年７月
广
州
化
工
Ｖｏｌ＿４ｌＮｏ．１４
ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊｕｌｙ．２０１３
压力容器开孑Ｌ接管区应力的有限元分析
应力区之一。论文采用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ软件对压力容器筒体上正交接管和切向接管的应力进行了分析比较。结果表明：筒体上
正交开孑Ｌ接管的最大应力强度比切向相同内径的开孔接管的要小。
关键词：压力容器；开孔；接管；有限元分析
中图分类号：ＴＱ０５１．５
ｔｅｎｉｎｇｔｕｂｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗａｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌｏｐｅｎｉｎｇｔｕｂｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌ；ｏｐｅｎｉｎｇａｐｅｔｕｒｒｅｓ；ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｔｕｂｅｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ
ｔｕｂｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｉｎ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｐｒｏｃｅｓｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌｗａｓａｌｗａｙｓｉｎｎｅｅｄｏｆｏｐｅｎｉｎｇａｐｅｒｔｕｒｅｓａｎｄｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｔｕｂｅｓ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｒｅｓｕｌｔｉｎｈｉｇｈｌｙｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅａｔｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｔｕｂｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｂｅｃａｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅ
３Ｔｈｅ１６５ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＴｈｅＳｉｘｔｈＡｃａｄｅｍｙｏｆＣＡＳＣ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ ’ ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ）
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１ — ９６７７（２０１３）１４ — ０１７０— ０３
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｒｅｓｓａｔｔｈｅＯｐｅｎｉｎｇＴｕｂｉｎｇ
ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｎＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌ
ＧＡＯＨｕｉ一，ｅ，ＧＡＯＹｏｎｇ，ＪＩＡＷａｎ— ｌｉ（１ＳｈａａｎｘｉＹａｎｃｈａｎｇＺｈｏｎｇｍｅｉＹｕｌｉｎＥｎｅｒｇｙ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＳｈａａｎｘｉＹｕｌｉｎ７１８５００；