在用含裂纹缺陷缓冲器的三维有限元分析

内蒙古 １ 业 大学 学 报
１ 】 ６年
安全状 态 ． 可 以存可靠 的 监护措 施下 继续 运行 使用 。
＆ １ 缓 冲 器 技 术 参数 是
２ 缓 冲 器 有 限元 模 型 的建 立
本 文采用 ＿ ｒ ＡＮＳ Ｙ Ｓ编 语 言 ＡＰ Ｉ ） Ｉ 对缓 冲器
的 模 型 进 行 丁 参 数 化 建 模 。 ， 与 ＧＵＩ 方式 建模 相 比 ， 此
的应 力 强 度 因子 的值 和 应 力 分 布 情 况 ， 所 以 将有 限元 方 法 应用 于此 方 面 具有 极 大 的发 展 空 间 。利 用 有 限元 Ａ ＮＳ ＹＳ软 件 模 拟 含 缺 陷 缓 冲器 的模 型 ， 输 出相关的应力云 图， 得 到 Ｋ。 （ 应力 强 度 因 子 ） 的值 ， 将该值与通过计算得到的 Ｋ 的值 进 行 对 比 ， 印 证 了对 含 缺 陷 缓 冲 器 安 全 评 定 的 结 果 。利
或 多或 少都会 出现 损伤 ， 从而产 生各 种缺 陷 ， 继 而容 易发 生爆 燃 等危及 设 备 和人 员 安全 及导 致 环境 污染
的事 故 。在压 力容 器 的缺 陷ห้องสมุดไป่ตู้中 ， 裂纹 缺 陷最 为 主要 ， 所 以加 强 对压 力容 器 裂纹 缺 陷 的研究 具 有 十分重 要
的意义 。
图如 图 １所示 ： １ ． ２ 缓 冲器 的技术 参数 缓 冲器 的技 术参数 见 表 １ 。
图 １ 缓冲器结构简图
Ｆｉ ｇ ． １ Ｂ ｕ ｆ ｆ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ
１ ． ３ 缓 冲罐裂 纹缺 陷的假 设及 安全评 定 本文 假设该 缓 冲器在使 用过 程 中经过无 损检 测确定 了在容 器 壳体 的 内表 面且 远 离接 管处 产 生 了一
在 用 含 裂 纹缺 陷缓 冲器 的 三维 有 限元 分析
陈阳， 路 智敏 ， 祁 建磊 ， 赵 飞
（ 内 蒙 古 工业 大 学 化 工 学 院 ， 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ５ １ ）
摘要： 有 限 元 分 析 的 方 法 也 可 以 应 用 到 含 缺 陷 压 力 容 器 的研 究 方 面 ， 可 以 借 此 得 到 不 同 形 式 缺 陷
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ６ — ０ ９ — ２ ０ 作者 简 介 ： 陈阳（ １ ９ ９ １ 一） ， 男， 在 读 硕 士研 究 生 。
＊通 信 作 者 ： 路智敏 （ １ ９ ６ ４ 一） ， 女， 博 士， 教授 ， 硕士生导师 ， 研究方 向： 压力容器。
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处裂纹 缺 陷 ， 该 裂纹 为 Ｉ型裂 纹 ， 即张开 型 裂纹 。根 据 ＧＢ ／ Ｔ１ ９ ６ ２ ４ —２ ０ Ｏ ４ ＜ ＜ 在 用 含缺 陷压 力 容 器 的安 全
评定》 ， 通过 一系 列 的断裂力 学 的分析 和计 算 ， 确定 该裂 纹拥 有 足够 的安 全 裕度 ， 并 且确 定该 缓 冲器 处 于
Ｔａｂ ｌ ｃ ｌ Ｔ ｃ ｌ １ ｔ ｌ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｈ ｅ ｌ Ｏｆ ｌ ｍｆ ｆ ｔ ＇ ｒ
项 ｆ ＿ ｊ 称 容器 体 ｆ 』 Ｊ
，
参数 数 ｆ ｆ ． ｆ
方法 不但 简化 ＿ ｒ建模 过 程 中 繁琐 的步 骤 ， 而 且 住 出 现 错 误 对摸 进 行 修改 时只需 在 与 陔步 骤对 应 的命令 流 中进
汜体 料
行修 改 即 可 ， 大 大 提 商 了 建 模 和 对 模 型 进 行 修 改 的 效
率 。
嵛 内径 （ １ ） ｉ ）
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２ ． １ 整 体 模 型 的 建 立
凶 为简体 发生 裂纹 的区 域 远 离接 管 处 。 故 町 以不 考
虑接 管 埘裂纹 的影 响 ， 所 以 在 建 模 的 过 程 中 忽 略 搂 箭 部
内蒙 古 工 业 大 学 学报
Ｊ Ｏｕ ＲＮＡＬ ＯＦ Ｉ ＮＮＥＲ Ｍ ＯＮＧｏ Ｌ Ｉ Ａ
第 ３ ５卷
第 ３期
ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ
文章 编号 ： １ ０ ０ １ —５ １ ６ ７ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ３ －０ ０ ０ ５ －０ ５
用 有 限元 ＡＮＳ Ｙ Ｓ软件 进 行 模 拟 时 ， 使用 １ ／ ４ 模 型， 不影响最终得到的 Ｋ 值。
关键词 ： 压 力容 器 ； 有限元 ； 强 度 因子 ； 裂 纹 缺 陷
中 图分 类 号 ： ＴＱ ０ ５ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
压 力容器 是炼 油 、 化 工等行 业极 为 重要 的设备 。大部 分 的压 力 容 器 或是 处 于极 端恶 劣 的外 部环 境 条件 下 或者苛 刻 的 自身条 件下 ， 再加 上密 封 、 承压及介 质等 原 因 ， 经过 一 段 时间 的使 用 ， 压力 容 器 的材料
【 ： 作 温 度
ｊ （ 裂纹深度 ）
分， 直接 建立 简 体 的 有 限元 模 型 ， 本文截取 ｊ －１ ０ ０ ｃ ｍ 长
（ 焦点 卜 ｊ 点的 离）
度 的简 体作 为建模 的对 象 ， 建立简 体 的 １ ／ 模 型 。
卣 ‘ 先存 Ｚ 一一 １ ０ （ ） 处 建立 局 部坐标 系 ． 并 且 该 坐标 系 』 二 建 该 圆筒 的轴 二 维摸 ． 之 后 将 二维 模 拉伸 至 Ｚ 一０处 ， 形成 ｌ ４简 体三 维 模 ， 见图 ２ 。 之 后 将 工 作平 而转 移 剑适 当位 嚣 ． 建 一 个 ｝ Ｊ ｊ 割
本 文对缓 冲器 利用有 限元方 法对 其进 行模 拟并 且判别 其运 行安全 性 。
１ 缓 冲 罐 的简 介
１ ． １ 缓 冲罐 的结构 本 文主要研 究 的压力 容器 为盘锦 中天 容器 制造 安装公 司为 中国石油石 化公 司年 产５ ０ ０万 吨／ 年炼 油扩能改造 工程 ６ ０万 吨／ 年 连续 重整 装置 中的缓 冲器 ， 其结 构简