压力容器的优化设计
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应 力 云 图
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
施 加 ｙ 方 向 约 束 ， 线 上 施 加 面 载 荷 ／ ５ ＭＰ 获 得 在 ＇ ａ， ＝１ 结 果 如 图 ３的 载 荷 和 约 束 分 布 图 。
Ａ Ｓ Ｓ 有限元分析 ＮＹ 优 化 设 计
布 和 参 数 ， 到 压 力容 器设 计 的最 佳 方 案 ， 动 改设 计 方 法在 实 际 工程 中的 应 用 。 得 推
关 键 词 ： 力容 器 压
中图 分 类 号 ：Ｈ１３ Ｔ ４ ２ Ｔ ２ ；Ｂ ７
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （０ — ０ ８ ０ １０ — ９ ８２ １１２ ０ １— ２ １１
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 ． 略 封 头 上 的 其 他 结 构 ． 中 筒 体 长 度 忽 其
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 ． 使 结 构 的 形 状 发 生 变 化 ， 直 接 影 响 不 连 续 区 域 可 并 的 应 力 集 中 状 况 。 由 于 筒 体 和 封 头 的 厚 度 和 通 常 由设计 规 范 提供 的计 算公 式确 定 ， 能 进行 优化 ， 不 而 且锥 度 过渡 段 两边 界 的形状 ， 般要 求 为直线 。因此 ， 一
收 稿 日期 ：０ １年 ６月 ２１
采 用 ＡＮＳ ＹＳ 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 ， ： 应 力 比 较 集 中 即 在
处 采 用 三 边 形 网 格 划 分 ．其 它 地 方 使 用 四 边 形 网格 划
北 京 ： 国 水利 水 电 出版 社 ． ０ ７ 中 ２０．
为 优 化 设 计 变 量 ． 边 倾 斜 角 Ｏ 为 状 态 变 量 。 力 集 斜 ｔ 应 中 系 数 Ｋ 为 目 标 函 数 采 用 ＡＮＳ ＹＳ 提 供 的 轴 对 称 单
元 Ｐ ＡＮＥ ２进 行 优 化 设 计 ． 大 迭 代 次 数 为 ２ Ｌ ８ 最 ０次 通 过 上 述 方 法 的 优 化 设 计 ．得 到 了 相 应 的 优 化 结
一
５ 结 束 语
以 ＡＮＳ ＹＳ 软 件 为 平 台 ． 过 对 压 力 容 器 不 连 续 区 通 的 有 限 元 分 析 ． 得 了 较 为 精 确 的 应 力 分 布 图 ． 后 利 获 然 用 ＡＮ ＹＳ 的 优 化 功 能 对 压 力 容 器 不 连 续 区 域 进 行 结 Ｓ
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
５ ０ｍｍ
Ｈ＝ ５ １１０ｍｍ ＝Ｏ １ ２ｍｍ
＝
简 体 长 度 筒 体 削边 长 度
设 计 压 力 设 计 温 度
７７ ５ ｍｍ ， 厚 Ｔ１ ０ 壁 ：１ ５ ｍｍ ， 头 内 径 Ｒ２ ８１ Ｔｍ ， 度 封 ： ５１ ： ｉ 厚
【 ［ Ｒ１ ） （ ＋ ） ≤ Ｌ ３（ ＋ 一 Ｒ２ ］
式 中 ： 为 应 力 集 中 系 数 ；一 （ 为 筒 体 和 封 头 通 过 线 Ｓ ） 性 变 厚 段 连 接 结 构 的 最 大 当 量 应 力 ， ＝ Ｒ＃（ ） 筒 Ｓ Ｐ ２ 为 体 封 头 部 分 的 当量 膜 应 力 。
Ｅ ２ ｏＧＰ ＝ｏ ａ
ｎ： ． ＩＯ３ ｜ 几 ５ ＝ ｎ＝ ０ ３
参 数 意 义
材 料 弹性 模 量
材 料 泊 松 比 厚 度 方 向剖 分 数 封 头 径 向剖 分 数
的 圆 角 半 径 、 的 连 接 件 等 。 在 载 荷 作 用 下 ． 连 续 区 小 不 由 于 变 形 不 协 调 产 生 了 附 加 弯 矩 ．导 致 这 些 区 域 的 应
不 连 续 区 结 构 的优 化 主 要 是 在 保 持 简 体 和 封 头 厚 度 不 变 的 情 况 下 ． 变 锥 形 过 渡 段 的锥 形 段 长 度 和 斜 边 改 倾 斜 角 ． 不 连 续 区 的 应 力 集 中 系 数 最 小 综 上 所 述 是
ＡＮＳ ＹＳ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＿ ６ ＭＰ 设 计 温 度 １ ａ． １５ ６
可 得 优 化 设 计 的数 学 模 型 为 ：
ｆ ｎ Ｋ＝ｓ （ ／ ｍｉ Ｊ ）Ｓ 一
｛ ≤ ≤９ 。 Ｉ ０ ０
ｆ
（） １
℃ ， 料 １ Ｍｎ ， 体 长 度 Ｈ＝Ｉ １ ０ ｍｍ ， 体 内 径 Ｒ， 材 ６ Ｒ 筒 ５ 筒 ＝
果 ．其 中 锥 形 段 长 度 ，随 迭 代 次 数 的 变 化 规 律 如 图 ５ Ｊ
（ 坐 标 为 长 度 ． 坐 标 为 迭 代 次 数 ） 示 ． 边 倾 斜 纵 横 所 斜 角 Ｏ随迭 代次 数 的变 化 规律 如 图 ６ 纵坐 标 为斜 边倾 ｔ ｆ 斜 角 ． 坐 标 为 迭 代 次 数 ） 示 ． 力 集 中 系 数 Ｋ 随 横 所 应
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 ． 者 取 一 半 模 型 进 行 有 限 元 分 析 ． 用 ＡＮＳ 笔 采 ＹＳ 自底 向 上 的 建 模 方 法 ． 先 创 建 不 连 续 区 的 关 键 节 点 ． 即 然 后 生 成 不 连 续 区 的 相 关 面 。 成 的 模 型 见 图 １ 生 。
ｌ
优化后
１５ １
７． ６５ ４
１ ３ ． １９ ７
集 中 系 数 Ｋ 下 降 了 大 约 ６８ ． 不 连 续 区 域 所 受 最 大 ．％ 且 应 力 下 降 了 大 约 ２３ ， 化 效 果 较 为 明 显 。 －％ 优
４ 优 化 设 计
ＡＮＳ ＹＳ 程 序 提 供 了 零 阶 方 法 和 一 阶 方 法 两 种 优 化 方 法 ． 以 处 理 几 乎 所 有 的 优 化 问 题 阶 方 法 是 一 可 零 个 很 完 善 的 处 理 方 法 ． 有 效 处 理 大 多 数 的 工 程 问题 能
『］ 董龙梅 ， 涛 ， 显． 于 Ａ Ｓ ２ 杨 孙 基 Ｎ ＹＳ对 压 力 容 器 的应 力 分 析
与结 构 优 化 ［］ 械设 计 与 制 造 ，０ ８ ６ ：９ １０ Ｊ． 机 ２ ０ （ ）９ — ０ ．
『 ］ 李 虎林 ， 威 。 安 民 ， ． 于 Ａ Ｓ Ｓ参 数 化 语 言 的压 力 ３ 陈 于 等 基 ＮＹ
ｎ＝ ０ ３ ，５ ＝
ｒ＝ ． ａ ０６ ａ ７ ．５ ＝ ５４ 。
简 体 轴 向剖 分 数 过 渡 段 剖 分 数
剖 分 比例 斜 边 倾 斜 角
１ ６ＭＰ ａ １ ５℃ ６
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 ［５ ＇ ＿ 本 文 采 用 大 型 有 限 元 分 析 软 件
【
参 数
表 ２ 优 化 前 后 主 要 参 数 对 照 表
Ｌｍｍ ／
， 。
优 化前
１２ ０
７． ５５ ４
１ ５ ． ６７ ８
作 用 下 产 生 了 一 定 的 变 形 ． 使 筒 体 段 在 向 产 生 位 迫 移 ． 壳 在 ｙ 向 有 了 一 定 的 变 形 球
２ ４
罐
晕 １ ６
列
蒸
２ ６ ８ １ ２ １ ６ １ ０ ４ ０ １ ４ １ ８２
８
Ｏ
、
１８ ．４ １６ ．８
２ ６ Ｏ １ ４ １ ８２ ４ ８ １ ２ １ ６ １ Ｏ
２ ６ ８ １ ２ １ ６ １ Ｏ ４ ０ １ ４ １ ８ ２
压 力 容 器 的 优 化 设 计
口 朱庆典 口 万守莉 口 陈
兰州
辉
１ 甘 肃 锦 世 化 工 有 限 责任 公 司 甘 肃 张 掖 ．
２ 兰 州 理 工 大 学 机 电 工程 学 院 ．
７４０ ３５０
７ ０ ５ ３００
摘
要 ： 用 有 限 元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 压 力 容 器 的 不连 续 区进 行 有 限 元 分 析 及 优 化 设 计 ． 应 ＮＹ 获得 较 为 精 确 的 应 力 分
构 相 对 较 小 的 范 围 内 产 生 影 响 的 应 力 或 应 变 源 ． 小 如
参 数
Ｒ１７ ５ｍ ＝ ７ ｍ
Ｒ￣８ ０ ｍ ＝ ４ ｍ Ｔ＝ ０ ｔ１ ５ｍｍ
＝
表 １ 参 数 表
参 数 意 义
筒 体 内径
封 头 内径 简 体 壁 厚 封 头壁 厚
参 数
Ｔ＝ ０ ｍｍ ． 它 参 数 见 表 １ 需 对 该 容 器 的 筒 体 与 封 头 ￣５ 其 。
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 ． 易产 生应 力集 中 ． 容
必 须 进 行 有 限 元 分 析 ．确 定 不 连 续 区 域 的 应 力 分 布 情
构 优 化 ． 得 最 佳 参 数 ． 结 构 不 连 续 区最 大 应 力 值 也 获 使
有所下 降 ． 大 程度 地满 足 了压力 容器设 计 的需要 。 较
参 考 文 献
［ ］ 于伟 炜 ，高 炳 军 ．Ｎ Ｙ １ Ａ Ｓ Ｓ在 机 械 与 化 工 装 备 中的 应 用 ［ ． Ｍ］
回 ２／ ０１ １２ １
机械制造 ４ 卷 第 ５８ ９ ６ 期
▲ 图 １几 何 模 型
▲ 图 ２有 限元 网格 模 型
４ ０
▲ 图 ３均 布 载 荷 及 边 界设 置 图
２４ ．８
２３ ．２ ２１ ．６ 母 ｊ｝ ２ ｊ 】 ｊ １
▲ 图 ４应 力 云 图
３ ２
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
施 加 ｙ 方 向 约 束 ， 线 上 施 加 面 载 荷 ／ ５ ＭＰ 获 得 在 ＇ ａ， ＝１ 结 果 如 图 ３的 载 荷 和 约 束 分 布 图 。
Ａ Ｓ Ｓ 有限元分析 ＮＹ 优 化 设 计
布 和 参 数 ， 到 压 力容 器设 计 的最 佳 方 案 ， 动 改设 计 方 法在 实 际 工程 中的 应 用 。 得 推
关 键 词 ： 力容 器 压
中图 分 类 号 ：Ｈ１３ Ｔ ４ ２ Ｔ ２ ；Ｂ ７
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （０ — ０ ８ ０ １０ — ９ ８２ １１２ ０ １— ２ １１
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 ． 略 封 头 上 的 其 他 结 构 ． 中 筒 体 长 度 忽 其
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 ． 使 结 构 的 形 状 发 生 变 化 ， 直 接 影 响 不 连 续 区 域 可 并 的 应 力 集 中 状 况 。 由 于 筒 体 和 封 头 的 厚 度 和 通 常 由设计 规 范 提供 的计 算公 式确 定 ， 能 进行 优化 ， 不 而 且锥 度 过渡 段 两边 界 的形状 ， 般要 求 为直线 。因此 ， 一
收 稿 日期 ：０ １年 ６月 ２１
采 用 ＡＮＳ ＹＳ 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 ， ： 应 力 比 较 集 中 即 在
处 采 用 三 边 形 网 格 划 分 ．其 它 地 方 使 用 四 边 形 网格 划
北 京 ： 国 水利 水 电 出版 社 ． ０ ７ 中 ２０．
为 优 化 设 计 变 量 ． 边 倾 斜 角 Ｏ 为 状 态 变 量 。 力 集 斜 ｔ 应 中 系 数 Ｋ 为 目 标 函 数 采 用 ＡＮＳ ＹＳ 提 供 的 轴 对 称 单
元 Ｐ ＡＮＥ ２进 行 优 化 设 计 ． 大 迭 代 次 数 为 ２ Ｌ ８ 最 ０次 通 过 上 述 方 法 的 优 化 设 计 ．得 到 了 相 应 的 优 化 结
一
５ 结 束 语
以 ＡＮＳ ＹＳ 软 件 为 平 台 ． 过 对 压 力 容 器 不 连 续 区 通 的 有 限 元 分 析 ． 得 了 较 为 精 确 的 应 力 分 布 图 ． 后 利 获 然 用 ＡＮ ＹＳ 的 优 化 功 能 对 压 力 容 器 不 连 续 区 域 进 行 结 Ｓ
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
５ ０ｍｍ
Ｈ＝ ５ １１０ｍｍ ＝Ｏ １ ２ｍｍ
＝
简 体 长 度 筒 体 削边 长 度
设 计 压 力 设 计 温 度
７７ ５ ｍｍ ， 厚 Ｔ１ ０ 壁 ：１ ５ ｍｍ ， 头 内 径 Ｒ２ ８１ Ｔｍ ， 度 封 ： ５１ ： ｉ 厚
【 ［ Ｒ１ ） （ ＋ ） ≤ Ｌ ３（ ＋ 一 Ｒ２ ］
式 中 ： 为 应 力 集 中 系 数 ；一 （ 为 筒 体 和 封 头 通 过 线 Ｓ ） 性 变 厚 段 连 接 结 构 的 最 大 当 量 应 力 ， ＝ Ｒ＃（ ） 筒 Ｓ Ｐ ２ 为 体 封 头 部 分 的 当量 膜 应 力 。
Ｅ ２ ｏＧＰ ＝ｏ ａ
ｎ： ． ＩＯ３ ｜ 几 ５ ＝ ｎ＝ ０ ３
参 数 意 义
材 料 弹性 模 量
材 料 泊 松 比 厚 度 方 向剖 分 数 封 头 径 向剖 分 数
的 圆 角 半 径 、 的 连 接 件 等 。 在 载 荷 作 用 下 ． 连 续 区 小 不 由 于 变 形 不 协 调 产 生 了 附 加 弯 矩 ．导 致 这 些 区 域 的 应
不 连 续 区 结 构 的优 化 主 要 是 在 保 持 简 体 和 封 头 厚 度 不 变 的 情 况 下 ． 变 锥 形 过 渡 段 的锥 形 段 长 度 和 斜 边 改 倾 斜 角 ． 不 连 续 区 的 应 力 集 中 系 数 最 小 综 上 所 述 是
ＡＮＳ ＹＳ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＿ ６ ＭＰ 设 计 温 度 １ ａ． １５ ６
可 得 优 化 设 计 的数 学 模 型 为 ：
ｆ ｎ Ｋ＝ｓ （ ／ ｍｉ Ｊ ）Ｓ 一
｛ ≤ ≤９ 。 Ｉ ０ ０
ｆ
（） １
℃ ， 料 １ Ｍｎ ， 体 长 度 Ｈ＝Ｉ １ ０ ｍｍ ， 体 内 径 Ｒ， 材 ６ Ｒ 筒 ５ 筒 ＝
果 ．其 中 锥 形 段 长 度 ，随 迭 代 次 数 的 变 化 规 律 如 图 ５ Ｊ
（ 坐 标 为 长 度 ． 坐 标 为 迭 代 次 数 ） 示 ． 边 倾 斜 纵 横 所 斜 角 Ｏ随迭 代次 数 的变 化 规律 如 图 ６ 纵坐 标 为斜 边倾 ｔ ｆ 斜 角 ． 坐 标 为 迭 代 次 数 ） 示 ． 力 集 中 系 数 Ｋ 随 横 所 应
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 ． 者 取 一 半 模 型 进 行 有 限 元 分 析 ． 用 ＡＮＳ 笔 采 ＹＳ 自底 向 上 的 建 模 方 法 ． 先 创 建 不 连 续 区 的 关 键 节 点 ． 即 然 后 生 成 不 连 续 区 的 相 关 面 。 成 的 模 型 见 图 １ 生 。
ｌ
优化后
１５ １
７． ６５ ４
１ ３ ． １９ ７
集 中 系 数 Ｋ 下 降 了 大 约 ６８ ． 不 连 续 区 域 所 受 最 大 ．％ 且 应 力 下 降 了 大 约 ２３ ， 化 效 果 较 为 明 显 。 －％ 优
４ 优 化 设 计
ＡＮＳ ＹＳ 程 序 提 供 了 零 阶 方 法 和 一 阶 方 法 两 种 优 化 方 法 ． 以 处 理 几 乎 所 有 的 优 化 问 题 阶 方 法 是 一 可 零 个 很 完 善 的 处 理 方 法 ． 有 效 处 理 大 多 数 的 工 程 问题 能
『］ 董龙梅 ， 涛 ， 显． 于 Ａ Ｓ ２ 杨 孙 基 Ｎ ＹＳ对 压 力 容 器 的应 力 分 析
与结 构 优 化 ［］ 械设 计 与 制 造 ，０ ８ ６ ：９ １０ Ｊ． 机 ２ ０ （ ）９ — ０ ．
『 ］ 李 虎林 ， 威 。 安 民 ， ． 于 Ａ Ｓ Ｓ参 数 化 语 言 的压 力 ３ 陈 于 等 基 ＮＹ
ｎ＝ ０ ３ ，５ ＝
ｒ＝ ． ａ ０６ ａ ７ ．５ ＝ ５４ 。
简 体 轴 向剖 分 数 过 渡 段 剖 分 数
剖 分 比例 斜 边 倾 斜 角
１ ６ＭＰ ａ １ ５℃ ６
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 ［５ ＇ ＿ 本 文 采 用 大 型 有 限 元 分 析 软 件
【
参 数
表 ２ 优 化 前 后 主 要 参 数 对 照 表
Ｌｍｍ ／
， 。
优 化前
１２ ０
７． ５５ ４
１ ５ ． ６７ ８
作 用 下 产 生 了 一 定 的 变 形 ． 使 筒 体 段 在 向 产 生 位 迫 移 ． 壳 在 ｙ 向 有 了 一 定 的 变 形 球
２ ４
罐
晕 １ ６
列
蒸
２ ６ ８ １ ２ １ ６ １ ０ ４ ０ １ ４ １ ８２
８
Ｏ
、
１８ ．４ １６ ．８
２ ６ Ｏ １ ４ １ ８２ ４ ８ １ ２ １ ６ １ Ｏ
２ ６ ８ １ ２ １ ６ １ Ｏ ４ ０ １ ４ １ ８ ２
压 力 容 器 的 优 化 设 计
口 朱庆典 口 万守莉 口 陈
兰州
辉
１ 甘 肃 锦 世 化 工 有 限 责任 公 司 甘 肃 张 掖 ．
２ 兰 州 理 工 大 学 机 电 工程 学 院 ．
７４０ ３５０
７ ０ ５ ３００
摘
要 ： 用 有 限 元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 压 力 容 器 的 不连 续 区进 行 有 限 元 分 析 及 优 化 设 计 ． 应 ＮＹ 获得 较 为 精 确 的 应 力 分
构 相 对 较 小 的 范 围 内 产 生 影 响 的 应 力 或 应 变 源 ． 小 如
参 数
Ｒ１７ ５ｍ ＝ ７ ｍ
Ｒ￣８ ０ ｍ ＝ ４ ｍ Ｔ＝ ０ ｔ１ ５ｍｍ
＝
表 １ 参 数 表
参 数 意 义
筒 体 内径
封 头 内径 简 体 壁 厚 封 头壁 厚
参 数
Ｔ＝ ０ ｍｍ ． 它 参 数 见 表 １ 需 对 该 容 器 的 筒 体 与 封 头 ￣５ 其 。
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 ． 易产 生应 力集 中 ． 容
必 须 进 行 有 限 元 分 析 ．确 定 不 连 续 区 域 的 应 力 分 布 情
构 优 化 ． 得 最 佳 参 数 ． 结 构 不 连 续 区最 大 应 力 值 也 获 使
有所下 降 ． 大 程度 地满 足 了压力 容器设 计 的需要 。 较
参 考 文 献
［ ］ 于伟 炜 ，高 炳 军 ．Ｎ Ｙ １ Ａ Ｓ Ｓ在 机 械 与 化 工 装 备 中的 应 用 ［ ． Ｍ］
回 ２／ ０１ １２ １
机械制造 ４ 卷 第 ５８ ９ ６ 期
▲ 图 １几 何 模 型
▲ 图 ２有 限元 网格 模 型
４ ０
▲ 图 ３均 布 载 荷 及 边 界设 置 图
２４ ．８
２３ ．２ ２１ ．６ 母 ｊ｝ ２ ｊ 】 ｊ １
▲ 图 ４应 力 云 图
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