承压设备的应力分析与线性化
Ansys+Workbenc压力容器应力线性化(
Ansys Workbench 应力线性化过程图文详解
1. 首先，要进行应力线性化，必须定义适当的路径，classic中通过命令【ppath】进行，这里方法是在model标签上右键插入Construction Geometry，如下图：
2. 选择后，Outline中出现Construction Geometry选项，在选项上右键插入path，如下图
3. 插入路径后，显示如下图所示路径的Detail选项卡，黄色区域是对路径的定义区域，目前版本只能定义两点的路径，可已通过选择点、线、面或者坐标的方式定义起、止点【默认的，face模式，则取点为面中心，edge模式，取点为其中点，vertex模式，取点为模型上存在的点，坐标模式，取点为鼠标点击的模型表面任一点，选中的点都可以Detail项中的x，y，z坐标值进行调整】
4. 定义好的路径如下图所示
选择方式按钮
这里定义路径参照的坐标系，路径取样点数信息
5. 定义好路径后，在标签【Solution】上右键插入应力线性化选项，或者点中【Solution】后，在快捷栏选择一种应力线性化，效果是一样的，如下图所示
6. 插入应力线性化选项后，出现如下图所示的Detail选项卡，黄色为预选的路径
选择参与线性化的实体
选择应力线性化类型，其实就是重新定义
线性化结果时间选项，多载荷步求解使用
线性化参照的坐标系，可以选择自己定义的坐标系
通过subtype选择的应力类型都会出现在这里，可以看到，
这些结果都是可以参数化的，也就是说，可以继续进行基于
线性化应力结果的优化
定义好的路径会在这里显示，
选择一个作为当前线性化路
径
7. 线性化的结果示例。
应力线性化选项，做过的朋友都明白，不详细说了。
压力容器应力分析设计方法的进展和评述
压力容器应力分析设计方法的进展和评述姓名：XXX部门：XXX日期：XXX压力容器应力分析设计方法的进展和评述压力容器的使用范围非常的广泛，在此基础上，我们一定更加重视其使用的效果。
其中，压力容器应力分析是重要的工作，所以，讨论压力容器应力分析设计工作很有必要。
压力容器概述1.1.概念所谓的压力容器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、换热器和分离器均属压力容器。
1.2.用途压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化工学、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。
世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
分析设计方法在ASME老版中分析设计方法的全称是“以应力分析方法为基础的设计”,简称“应力分析设计”,再简称为“分析设计”。
它的特点是:2.1.要求对压力容器及其部件进行详细的弹性应力分析。
可以采用理论分析、数值计算或试验测定来进行弹性应力分析。
2.2.强度校核时采用塑性失效准则。
包括用极限载荷控制一次应力,以防止整体塑性垮塌失效。
用安定载荷控制一次加二次应力以及用疲劳寿命控制最大总应力,以防止循环失效等。
第 2 页共 6 页2.3.根据塑性失效准则对弹性应力进行分类。
2.4.根据等安全裕度原则确定危险性不同的各类应力的许用极限值。
综合起来可以说,“应力分析设计”是一种以弹性应力分析和塑性失效准则为基础的应力分类设计方法。
近年来被简称为“应力分类法”。
早期(老版中)的“分析设计”只包含这一种方法。
随着先进的力学分析方法和手段的不断成熟(即其有效性和可靠性达到实际工程应用的水平),ASME新版和欧盟标准都及时地扩充了“分析设计”采用的方法,同时对“分析设计”的含义也有所调整。
液压系统中的应力分析与动态优化设计
液压系统中的应力分析与动态优化设计液压系统是一种广泛应用于工程领域的动力传输系统，它通过液体的压力传递力量，实现各种机械装置的运动控制。
在液压系统的设计和使用过程中，应力分析和动态优化设计是非常重要的环节。
本文将探讨液压系统中的应力分析方法以及如何进行动态优化设计。
一、应力分析方法1. 强度学分析在液压系统的设计中，强度学分析是一种常用的方法。
它通过计算液压元件的应力和变形情况，来评估其是否能够承受工作条件下的载荷。
强度学分析需要考虑液压元件的材料特性、几何形状以及工作条件等因素。
通过使用有限元分析等工具，可以对液压元件进行强度学分析，以确定其是否满足设计要求。
2. 疲劳寿命分析疲劳寿命分析是液压系统设计中的另一个重要环节。
由于液压系统在工作过程中会受到循环载荷的作用，因此需要对液压元件的疲劳寿命进行评估。
疲劳寿命分析考虑了材料的疲劳特性、载荷循环次数以及应力水平等因素。
通过使用疲劳寿命曲线和疲劳损伤模型，可以对液压元件的寿命进行预测和优化。
二、动态优化设计液压系统的动态性能对于其工作效率和可靠性至关重要。
在设计液压系统时，需要考虑其动态响应特性，并进行优化设计，以提高系统的动态性能。
1. 参数优化参数优化是一种常用的动态优化设计方法。
通过调整液压系统中的参数，如阀门开启时间、液压缸直径等，可以改善系统的动态响应特性。
参数优化可以通过试验和模拟分析相结合的方式进行。
通过反复试验和仿真分析，找到最优的参数组合，以实现液压系统的动态优化设计。
2. 控制策略优化控制策略优化是液压系统动态优化设计的另一个重要方面。
液压系统的控制策略直接影响其动态响应特性。
通过优化控制策略，可以提高系统的响应速度、稳定性和精度。
控制策略优化可以通过数学建模和仿真分析的方式进行。
通过调整控制算法和参数，找到最优的控制策略，以实现液压系统的动态优化设计。
三、案例分析为了更好地理解液压系统中的应力分析与动态优化设计，我们以液压缸为例进行分析。
大型薄壁压力容器Shell51单元模型的应力线性化分析
本文由ｓｕｐｐｅｒｈｅｒｏ１２３贡献 ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。
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第 ３２ 卷 ５ 期 第 化 工 机 械 ２７５ 大型薄壁压力容器 Ｓ ｈｅ ｌｌ ５１ 单元 模型的应力线性化分析 郭崇志 ３ 陈文昕 纪昌盛 （华南理工大学 ） 摘 要 针对 ＡＮＳＹＳ软件 Ｓｈｅｌｌ单元无法得到应力线性化数据的问题 ，采用 Ｓｈｅｌｌ单元建立了典型化工 设备模型 ，通过具体分析 Ｓｈｅｌｌ ５１ 单元的数据 ，给出了应力线性化评价数据的计算方法和相应计算公式 ， 实现了 Ｓｈｅｌｌ ５１ 单元模型的应力线性化分析计算 。
同时 ，通过实例分析得到的结论 ，对于指导利用 Ｓｈｅｌｌ ５１ 单元模型进行分析设计评估和化工设备的安全评价具有重要的作用 。
关键词 应力分类 数值分析 化工设备 压力容器 应力线性化 安全评价 中图分类号 ＴＱ０５１１３ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０２５４ ２ ６０９４ （ ２００５ ） ０５ ２ ０２７５ ２ ０４ 大型商用软件 ＡＮＳＹＳ用于化工设备或锅炉 压力容器分析评价时遇到的应力线性化问题 ， 在 实体单元模型如 ｂｒｉｃｋ 或者 ｐ ｌａｎｅ 模型中得到了 解决 。
但对于用 Ｓｈｅｌｌ单元建立的模型 ，却不能直 接得到应力线性化数据 。
因此 ， 当需要采用分析 根据图 １， 利用各类应力的定义 ， 假定已知 Ｓｈｅｌｌ单元模型沿着厚度方向两个表面点和中面 点的应力 ， 并且沿着厚度的方向 （即曲面的外法 线方向 ）为 ｘ 的正向 ，建立如下的应力分类计算公 式： 平均薄膜应力 Ｍ ｉ 设计的方法对结构进行评估时 ，采用 Ｓｈｅｌｌ单元建 立模型就遇到很大的困难 。
解决这个问题 ， 一般 可以采用两种处理办法 ： 一是子模型 （ ｓｕｂｍｏｄｅｌ２ ｉｎｇ）技术 ，对切割边界的要求很严格 ； 二是在初步 分析的基础上 ，在模型的局部再次细化模型 ，直接 利用输出数据进行评估 。
利用ALGOR进行压力容器应力线性化处理
利用ALGOR进行压力容器应力线性化处理
作者：北京英吉泰科工程技术有限公司
应某公司要求，对椭圆封头与筒体连接结构压力容器进行应力分析，并利用ALGOR软件后处理中强大的应力线性化分析功能对计算结果进行应力线性化处理。
根据用户提供的模型尺寸和结构特点，在Pro/e中建立模型的1/4，然后导入ALGOR软件，利用ALGOR软件的全自动六面体网格生成功能，生成六面体主导的网格。
如图1所示为模型的网格图及边界条件，图2为Tresca*2应力的计算结果，图3为应力分类线，图4应力线性化结果。
(end)。
承压设备的应力分析
承压设备的局部应力分析在压力容器接管局部应力分析方面，应力分类法作为分析设计法，是最常用的方法之一。
其采用对应力进行分类并按照分类与应力限制对比的方法完成分析，其中完成应力计算后对应力分类是十分重要的，应力分类的现状，包括应力分类的方法、应力分类方法存在的优势及不足、目前应力分类法面临的主要问题以及自动应力线性化的重要性等。
在进行应力分类时，要考虑不同的设备区域进行分类，对考虑承压设备接管局部区域对应力分析时所需的应力分类原理进行分析。
这一报告将对一下几点进行分析：1.对不同分类下的应力产生机理进行分析，分析个应力产生的原理；2.对应力分类的方法进行分析，分析其方法的原理及当前分类原理的不足。
3.考虑压力容器作为承压设备的特殊性，分析承压对于应力类型的影响进行原理上分析；考虑接管这一局部区域的几何不连续性将会产生应力集中，在局部区与整体区域的不同，包括应力限值不同等情况进行原理上的分析。
在应力分类法的实际操作中，应力评定需要划分路径，而不同的结构模型会产生不同的应力情况，其对于不同的应力情况固然会划分不同的应力路径。
应力分类路径的划分需要遵循一个标准原则，这样才能避免分析者主观性带来的分析误差。
典型模型进行不同开孔接管局部区域应力分析，通过典型模型分析确定路径划分原则和评价指南。
这一准则将详细描述对于承压设备不同的结构模型下应力评定路径划分的具体原则。
并且给出应力分类后的应力评价准则。
阐述承压设备不同开孔接管局部区域应力分类在实际操作过程中的具体使用方法，包括操作步骤等。
还会提供应力分类完成后对应力进行评价的操作指南。
针对应力线性化操作过程存在的主观性和复杂性，基ANSYS软件，采用APDL命令流的形式对承压设备不同开孔接管局部区域应力评价进行二次开发。
这部分将包括承压设备接管局部区结构应力评价的ANSYS APDL命令流以及使用说明。
压力管道应力分析的内容及特点
压力管道应力分析的内容及特点作者：裴宝玲来源：《中国科技纵横》2015年第19期【摘要】伴随时代的不断进步，科学技术不停发展，我国社会的工业工程发展迅速。
将科技化的生产力逐渐融合到现代工业生产过程中的同时，压力管道的使用也越来越多样化。
压力管道是一个复杂的连通系统，能够承受来自外界和内部的共同压力，为工业执行工作操作起到重要的支撑作用。
为了更好的运用压力管道的应力作用，必须要进行对应力操作的分析，了解和掌握压力管道的应力工作内容以及特点，才能更好的完成工业技术的升级，保证良好的工作效率，提升社会生产力。
进而，促进我国社会的经济建设和发展。
【关键词】压力管道应力分析内容特点随着科技的不断发展，在工业生产中越来越多的应用到压力管道。
压力管道作为工业承载和运输作业的重要途径，能够有效的监管和保护工业工作的正常实施。
压力管道在经历外界的空气压力、温度、湿度等方面的环境刺激，还需要接受来自内部的流通物质压力，接受双重压力的控制后还能够充分的保证工业操作的安全性，就是压力管道的应力作用。
本文针对压力管道的应力工作内容进行分析，寻找和归纳压力管道的应力操作特点，为更好的实施工业职能操作奠定良好的技术基础。
1压力管道的工作原理以及应力作用的概念1.1压力管道的工作原理压力管道的工作原理非常复杂，需要经受内外压力的同时进行正常的输送工作。
压力管道的输送功能不限制于材料的性质，能够通过合理的流量控制，进行材料的融合，进一步进行分离工作，实施合理的排出运送，保证材料的整体流量控制。
压力管道的工作原理是繁琐复杂的，经过非常严格的步骤控制，有输送管道进行流通，再由阀门进行控制，每个节点都要保证没有老化的胶垫和螺栓进行防渗漏的封闭保护。
在流通的过程中，要保证管道的每个环节都紧密有效的相互作用，才能控制管道内和管道外的压力不会造成管道的破裂情况出现[1]。
压力管道是一条系统生产线，因此它具有自己独特的特点。
首先，因为管道的连接性，注定了它的功能是具有相互作用力的，无论哪个节点出现问题，都会导致压力管道工作的全面瘫痪或者是出现问题。
欧盟压力容器标准EN13445分析设计标准概述定稿
为了克服弹塑性增量有限元法的困难，提出了许 多求极限载荷的简化分析方法：
(1) R. Seshadri提出的广义的局部应力应变节点重 新分布法[GLOSS] 与真实的极限载荷差别 较大
(2) D. Mackenzie和J. T. Boyle首先提出的弹性补 偿法 求得极限载荷的值比用弹塑性分析求 得的值小11%~20%，其准确性受网格密度和 单元阶的影响非常大
分析设计最初引入时，在承压设备设计中主 要的分析方法是薄壳不连续分析，它是基于薄壳 理采用有限元法进行承压设备响应分析计算后， 由于有限元分析是基于弹性理论而不是薄壳理论 得到应力数值解，除壳体特别薄以外，应力沿壁 厚呈非线性分布。
以Hechmer和Hollinger等为代表的美国压力 容器研究委员会（PVRC）开展了三维应力 数值解评估技术研究，但难以取得突破性 进展。究其原因，是迄今为止仍未解决以 下几个问题：
1.2.1 极限分析
1.2.2 塑性分析
1.2.1 极限分析
极限分析是假设材料为理想弹塑性（或理想 刚塑性）、结构处于小变形状态时，研究塑性极 限状态下的结构特性。
极限分析的上、下限定理可以用来确定结构的 极限载荷，通常是根据下限定理来求结构的下限 极限载荷。只有比较简单的问题如轴对称结构的 简单容器、环板才能求得其极限载荷。对一些复 杂的结构还无法求出极限载荷的解析解。数值解 多数是根据有限元法和数学规划法相结合而建立 的。
（7） 三倍弹性变形准则
Schroeder将弹性响应的变形取为切线交点变 形，并定义塑性载荷为载荷—变形曲线上测定 变形等于3倍弹性变形时的载荷。
（8） 塑性功准则
该准则是由Gerdeen于1979年提出的。 他建议参数选择原则是：载荷参数与相对 应的变形参数的乘积表示功，例如：力和 位移、弯矩和转角。这时，载荷—变形曲 线下的面积就表示载荷对容器所做的功， 总的功由弹性功和塑性功组成。塑性功可
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承压设备的局部应力分析
接管和壳体是压力容器的基本组成部件，其性能和结构决定着设备的安全与否，并影响设备的材料选择。
因此，接管、壳体、接管与壳体的过渡区域，以及接管与管道的连接区域的分析计算是压力容器设计重点关注的问题。
接管作为过渡部件连通管道和壳体，存在几何不连续，且载荷种类复杂，包含的应力种类较多，很难采用纯数学和力学手段得出强度的解析解。
工程中常借助有限元分析软件对此处进行分析设计，并按相应的应力分类根据标准和规范规定的限值对分类后的应力强度进行评定。
ASME中的应力分类方法是以弹性板壳理论为基础，在实际的工程应用中存在几个问题：
（1）以采用(弹性)板壳理论求解方法为基础的应力分类及其评定和数值解方法所得到总应力之间不匹配的问题。
随着压力容器设计参数升高，结构越来越复杂，板壳理论来求解组件应力已经无能为力，必须采用有限元等数值方法来处理，而采用有限元方法所求得的总应力要按照应力分类及其评定的理念进行设计，特别是三维结构，必须对得到的总应力进行正确的分类，现阶段利用有限元软件分析接管的局部区域时，只是针对制定路径提取结果，结果列表中只有膜应力“MEMBRANE”、膜+弯曲应力“MEMBRANE PLUS BENDIN G”、峰值应力“PEAK”、总应力“TOTAL”，不能区分膜应力是总体薄膜应力Pm还是局部薄膜应力PL，这需要工程师参考规范规定以及经验来判断。
ASME HBB中表HBB-3217-1中规定在接管壁，以及补强范围以外、补强范围以内的应力分类，但是在接管局部区域既存在自限性的二次应力，又有不自限的一次应力，很难区分。
因此存在一个用弹性力学或有限元所求得的总应力和根据板壳理论提出的应力分类方法得到的应力不匹配的问题。
（2）弹性力学分析方法所得到失效评定结果和实际失效结果存在差距。
接管局部区域的应力较高，易于失效，这些区域在失效前往往已进入塑性区，结构会发生改变，应力会重新在分布，而采用弹性分析方法未考虑这一点。
（3）如何更好对应力数值解进行分类评定，是承压设备分析评定中关键的一环。
目前，常用的是线处理方法，还有点处理方法、面处理方法，点处理方法的精度较差。
面临的第一个问题就是，如何选择应力分类线或面。
应力分类线是穿过壁厚连接两个表面距离最短的线对于远离结构不连续的区域，该线垂
直于两个表面，其长度等于壳体的厚度。
对于二维的结构或轴对称问题，在变形
过程中，能够满足 Kirchihoff 假设，即应力分类线仍保持为直线。
但对于三维结构，由于存在弯曲和剪切作用，不能确保变形后的直线(面)仍保持为直(面)。
第二个问题是哪些应力分量应当线性化。
对于哪些应力分量应当线性化，不同的规范标准有不同的解释。
但是，包括 ASME 规范在内的大多数分析标准认为，所有的应力分量即正应力分量和切应力分量都应当线性化。
美国 ASME 规范附录 NB-3215 认为：薄膜应力是应力分量而不是主应力沿壁厚均匀化的结果，均匀化是在应力分量层次上进行的，也就是说只有应力分量才能被线性化，即切应力也应当线性化。
同样，英国 BS5500 和中国的 JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》认为：所有的应力分量都应当线性化。
对于主应力是否应当线性化，现有规范没有明确的说明。
主应力是在切应力为零的参考面上的应力分量。
对于给定的参考面，应力分量的方向不随位置和载荷的改变而改变，对于主应力，除非应力分类线远离不连续处，否则，主应力的方向沿壁厚随着点的位置的不同而改变，这给主应力的线性化带来了很大的困难。
假如主应力可以线性化就产生了这样一个问题，根据线性化的应力分量计算的主应力和线性化主应力所得的结果是否一致，对于这个问题，没有从理论和实践上得以证明。
第三个问题是三维有限元分析中的应力如何线性化是应力分类法中最困难的问题之一。
三维有限元分析结果如何进行应力线性化是应力分类中最困难的问题之一。
在三维问题中，ASME 规范建议应力应当沿一条线进行线性化。
但是，规范并没有排除沿一个面进行应力线性化。
这样，就产生了一个问题：在三维情况下，是否应当在规范中明确可以使用应力分类面将应力线性化。
如果使用了应力分类面，就需要计算分类面上的弯曲应力。
而面上的弯曲应力这个概念，没有明确的物理意义，规范也没有给出准确的解释。
同时，应力分类面的确定比应力分类线的确定更困难，并且主观随意性较大。
应力分类面的确定包括面的位置、大小、方向、形状和曲率等参数，规范对这些参数的确定也没有给出明确的说明与指导。
目前应力分类法面临的主要问题以及自动应力线性化的重要性等。
在进行应力分类时，要考虑不同的设备区域进行分类，对考虑承压设备接管局部区域对应力分析时所需的应力分类原
理进行分析。
这一报告将对一下几点进行分析：1.对不同分类下的应力产生机理进行分析，分析个应力产生的原理；2.对应力分类的方法进行分析，分析其方法的原理及当前分类原理的不足。
3.考虑压力容器作为承压设备的特殊性，分析承压对于应力类型的影响进行原理上分析；考虑接管这一局部区域的几何不连续性将会产生应力集中，在局部区与整体区域的不同，包括应力限值不同等情况进行原理上的分析。
在应力分类法的实际操作中，应力评定需要划分路径，而不同的结构模型会产生不同的应力情况，其对于不同的应力情况固然会划分不同的应力路径。
应力分类路径的划分需要遵循一个标准原则，这样才能避免分析者主观性带来的分析误差。
典型模型进行不同开孔接管局部区域应力分析，通过典型模型分析确定路径划分原则和评价指南。
这一准则将详细描述对于承压设备不同的结构模型下应力评定路径划分的具体原则。
并且给出应力分类后的应力评价准则。
阐述承压设备不同开孔接管局部区域应力分类在实际操作过程中的具体使用方法，包括操作步骤等。
还会提供应力分类完成后对应力进行评价的操作指南。
针对应力线性化操作过程存在的主观性和复杂性，基ANSYS软件，采用APDL命令流的形式对承压设备不同开孔接管局部区域应力评价进行二次开发。
这部分将包括承压设备接管局部区结构应力评价的ANSYS APDL命令流以及使用说明。