压力容器的受力分析
压力容器接管处受力分析探讨
压力容器接管处受力分析探讨本文系统的分析了压力容器接管承受压力的情况，同时还对水平方向上加载载荷、非水平方向上加载载荷及轴面上非均匀受力情况进行了应力分析，使我们了解了开孔接管区的复杂应力分布状况，为我们以后进行此类设计提供详实的第一手资料。
标签：压力容器;接管;应力分析0 引言压力容器为了完成特定工艺过程需设置压力表、液位表、安全阀、人孔或手孔等，这使得压力容器必须进行开孔和焊接接管。
开孔接管区的应力状况非常复杂，这是因为一方面开孔破坏了壳体材料的连续性，削弱了原有的承接面积，在开孔边缘附近必定会造成应力集中;另一方面接管的存在使开孔接管区成为总体结构不连续区，壳体与接管在内压作用下自由变形不一致，在变形协调过程中将产生边缘应力;再者，接管与壳体是通过焊缝连接在一起的，焊缝的结构尺寸如焊缝高度、过度圆角等会形成局部结构不连续，形成局部不连续应力。
我们以汇管接管受力情况为例进行分析。
汇管参数：筒体内径Di=300mm，壁厚tc=24mm，接管外径d0=60mm，壁厚为10mm，接管内伸长度Li=30mm;外径过渡圆角R1=20，内侧过渡圆角R2=10，内压P=4.0MPa，材料的弹性模量E=2.0e5MPa，泊松比为μ=0.3。
1 仅考虑管道受内压作用的应力分析仅考虑内压作用下应力状况，为此有限元模型可利用结构的对称性取开孔接管区的1/4建模。
管体长度及接管外伸长度应远大于各自的边缘应力衰减长度，取管道长度Lc=600mm，接管外伸长度Ln=100mm。
选择SOLID45（计算软件名）单元对结构进行离散化。
对称面施加对称约束，接管端部约束轴向位移，筒体断面施加轴向平衡面载荷Pc，并按如下公式计算：Pc=■其受力模型如下图所示：■水平方向承受拉应力和压应力载荷轴端面有弯矩M时受力管道轴端截面上有水平方向的应力载荷P1，接管部位承受由自重引起的拉应力载荷P2，基于P1方向的不确定性可以分为三种情况。
材料力学厚壁压力容器知识点总结
材料力学厚壁压力容器知识点总结厚壁压力容器是一种广泛应用于工业领域的设备，用于承受高压条件下的液体或气体。
在设计和制造厚壁压力容器时，掌握材料力学方面的知识是非常重要的。
本文将总结厚壁压力容器的相关知识点。
1. 压力容器的基本概念压力容器主要分为静压容器和动压容器两种类型。
静压容器是一种在压力控制下储存物质的设备，例如气体储存罐。
动压容器则是通过压力对物质进行加工或转化的设备，例如反应釜。
无论是静压容器还是动压容器，其设计和制造都需要考虑材料的力学性能。
2. 厚壁压力容器的应力分析在设计厚壁压力容器时，需要考虑容器壁的应力分布情况。
容器内部受到的压力会导致壁的应力产生变化，并且应力的分布不均匀。
常见的应力分析方法包括受力分析和应力的变形分析。
通过分析应力的分布情况，可以确定容器的安全工作范围，避免因应力过大而导致变形或破裂。
3. 厚壁压力容器的应力计算方法厚壁压力容器应力的计算采用的是层板理论和薄壁理论。
层板理论将容器壁划分为多个层数，并对每一层进行应力分析。
层板理论在材料力学中起到了重要的作用，可以准确地计算厚壁容器的应力分布情况。
薄壁理论则是将容器壁看作是无限大的平板，通过假设对容器壁进行应力分析。
4. 厚壁压力容器的材料选择厚壁压力容器的材料选择要考虑多个因素，包括容器的使用环境、容器内物质的性质以及容器的制造成本等。
常见的材料包括碳钢、不锈钢和合金钢等。
碳钢具有良好的机械性能，适用于中低压容器。
不锈钢则具有抗腐蚀性能，适用于高压和具有腐蚀性物质的容器。
5. 厚壁压力容器的安全性评估为了确保厚壁压力容器的安全运行，需要进行安全性评估。
常见的评估方法包括静态强度评估和疲劳寿命评估。
静态强度评估通过计算应力，检查容器壁是否能够承受设计压力。
疲劳寿命评估则是通过分析容器在交变载荷下的变形情况，判断容器的使用寿命。
总结：本文总结了材料力学厚壁压力容器的知识点，主要包括压力容器的基本概念、应力分析、应力计算方法、材料选择和安全性评估。
压力容器疲劳分析设计
压⼒容器疲劳分析设计压⼒容器疲劳分析设计⼀，⼯程背景19世纪30—40年代，英国铁路车辆轮轴在轴肩处（应⼒仅为0.4 ys）多次发⽣破坏；1954年1⽉, 英国慧星(Comet)号喷⽓客机坠⼊地中海（机⾝舱门拐⾓处开裂）；1980年3⽉27⽇，英国北海油⽥Kielland 号钻井平台倾复；127⼈落⽔只救起89⼈。
主要原因是由变应⼒和裂纹导致的断裂。
⼯程实际中发⽣的疲劳断裂破坏，占全部⼒学破坏的50％-90%，是机械、结构失效的最常见形式。
⼆，定义疲劳：疲劳是在某点或某些点承受交变应⼒，且在⾜够多的循环交变作⽤之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发⽣的局部永久结构变化的发展过程。
交变载荷：结构所承受的载荷经常有规律地变化着他它的⼤⼩，或者拉压交替变化。
称为交变载荷或变值载荷。
交变应⼒：在交变载荷作⽤下，结构中的应⼒也随之有规律地改变着它的⼤⼩与⽅向。
当量交变载荷：平均应⼒不为零时真实的交变应⼒与平均应⼒为零时产⽣的疲劳破坏相同的应⼒。
疲劳极限：当最⼤应⼒减⼩到某⼀临界值以后，试件就可以经历⽆穷多次应⼒循环⽽不发⽣疲劳破坏，这个临界值就称为疲劳极限。
三，结构：应⼒分析基本上都是针对容器的局部区域进⾏的，因此在计算条件确定后应进⾏结构分析，以确定应⼒分析部位并建⽴⼒学模型。
原则上容器的所有⼏何不连续点和承受局部载荷的元件都应作为应⼒分析部位，根据分析部位的结构形式和载荷形式建⽴相应的⼒学模型。
材料：最⼤应⼒低于材料强度极限或屈服极限；没有明显的塑性变形。
断⼝表⾯上呈现出两个划分明显的区域。
载荷：载荷谱如开、停车次数、压⼒或温度波动幅度和周期等。
分布载荷如温度、压⼒、⾃重等。
局部载荷如管道推⼒、弯矩、扭矩、局部温度梯度等。
谱载荷如开、停车次数、压⼒或温度波动幅度和周期等。
容器制造过程中、⽔压试验、⼯作中的超载等留下的残余应⼒。
环境：周期性的温度变化。
时间：构件长期在交变应⼒下。
四，疲劳的特点：交变应⼒，局部⾼应⼒，裂纹，发展过程。
压力容器应力分析与安全设计
钢制压力容器 用材料许用应 力的取值方法
碳素钢或低合金钢>420℃，铬钼合金钢>450℃， 奥氏体不锈钢>550℃时，同时考虑基于高温蠕变极限
或持久强度
的许用应力
即
或
压力容器应力分析与安全设计
表9-2 钢制压力容器用材料许用应力的取值方法
材料
许用应力 取下列各值中的最小值/MPa
压力容器应力分析与安全设计
3. 对边缘应力的处理
若用塑性好的材料制造筒体，可减少容器发生破坏的危险 性。 正是由于边缘应力的局部性与自限性，设计中一般不 按局部应力来确定厚度，而是在结构上作局部处理。但对 于脆性材料，必须考虑边缘应力的影响。
压力容器应力分析与安全设计
第二节 压力容器的安全设计
压力容器设计是保障压力容器安全的首要环 节。压力容器设计从安全角度包括强度安全设计和 结构安全设计，两者都离不开正确选材，不同材料 的容器的承载能力与结构可靠程度是不同的。
碳素钢、低合金 钢、铁素体高合
金钢
奥氏体高合金钢
压力容器应力分析与安全设计
4、焊接接头系数——焊缝金属与母材强度的比值，反映容器 强度受削弱的程度。
焊缝缺陷
夹渣、未熔透、 裂纹、气孔等
焊缝热影响区晶粒粗大
薄弱环节
母材强度或塑性降低
影响因素
接头形式 无损检测要求及长度比例
压力容器应力分析与安全设计
焊缝系数的大小与材料的焊接性能、被焊母材的厚度、焊接 结构、坡 口型式、焊接方法、焊缝无损检测长度比例以及焊前 预热处理及焊后热处理等因素有关。目前我国《钢制压力容器》 中的焊缝系数主要依据焊缝结构、坡口型式、无损检测的要求等 确定。焊缝系数的选择见下表。
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。
压力容器设计与强度分析研究
压力容器设计与强度分析研究随着现代工业的不断发展，压力容器作为一种重要的设备，在许多工业领域发挥着重要的作用。
压力容器是指用于封装气体或液体的设备，其内部压力高于大气压力。
压力容器主要应用于石油化工、能源、化工、航空航天等领域。
首先，压力容器的设计至关重要。
在整个设计过程中，需要考虑许多因素，例如容器的尺寸、形状、承载能力等。
设计师需要根据使用环境和工作条件来选择合适的材料和结构。
此外，还需要遵循一系列国际标准和规范，确保容器的设计在实际运行中具有良好的可靠性和安全性。
在压力容器的设计中，其中一个重要的方面是强度分析。
强度分析是指对容器的主要应力和变形进行计算和评估。
通过强度分析可以确保容器在承受内外部压力的同时保持结构的稳定和完整性。
在进行强度分析时，需要考虑多种因素。
首先是容器的载荷计算，即确定所需承载力的大小。
载荷计算需要考虑到容器内外的压力、温度、材料特性以及各种工况下的加载情况，以确保设计的安全性和可靠性。
其次是材料的强度特性，包括材料的屈服强度、抗拉强度和断裂韧性等。
通过对材料的强度特性进行分析和测试，可以更好地选择适合的材料，对容器进行设计和优化。
最后还需要考虑到容器的边界条件和约束条件，以及在容器使用过程中可能产生的各种外力和环境因素。
在进行强度分析时，可以利用各种计算方法和工程软件。
常用的方法包括有限元分析、应力强度法和层板理论等。
有限元分析是一种广泛应用的计算方法，它可以将复杂的结构分割成许多小的有限元进行分析，通过求解各个有限元的应力和变形，最终得出整个结构的应力分布和变形情况。
应力强度法是一种基于结构应力的分析方法，通过计算结构的应力强度因子，来评估结构的抗裂性能。
层板理论是一种应用于薄壁结构的计算方法，通过分析结构的层板应力和变形，来评估结构的强度和稳定性。
除了设计和强度分析之外，还需要对压力容器进行一系列的检验和测试。
这些检验和测试包括可视检验、射线检验、超声波检验、涡流检验等。
压力容器壳体的稳定性分析
压力容器壳体的稳定性分析一、引言压力容器壳体是蒸发器、换热器、反应器等化工设备中重要的组成部分，它承受来自内部介质的压力，同时还需要经受外部环境的力作用。
为了保证压力容器壳体能够在工作过程中保持稳定并安全地承受压力，必须对其进行稳定性分析。
本文将介绍压力容器壳体的稳定性分析方法和相关理论知识。
二、压力容器壳体的稳定性分析1. 应力状态在工作过程中，压力容器壳体承受来自内部介质的压力载荷，同时还需要经受外部环境荷载的作用，如风荷载等。
这些外部荷载会导致壳体上出现正应力和剪应力。
在确定压力容器壳体稳定性时需要先了解其压力状态。
在壳体内部，应力状态由压力载荷引起，应力分为径向应力、周向应力和轴向应力，其大小与压力载荷大小有关。
在壳体上，轻荷载下剪应力很小，只有正应力比较大，而在重载荷下，正应力和剪应力都较大。
2. 稳定性分析方法在确定壳体的稳定性时需要考虑其受力情况和力的分布情况，分析其受力状态并选择合适的分析方法。
稳定性分析方法有很多种，其中常用的有力学方法、能量方法、虚功原理和位移法等。
其中，力学方法主要是根据材料力学性质，通过应力计算得出壳体受到的外力大小，在此基础上确定其稳定性；能量方法是将壳体受到的外力转化成内能来研究稳定性；虚功原理是通过计算虚功来判断壳体的稳定性；位移法是通过计算变形、位移来判断壳体的稳定性。
在实际应用中，选取合适的分析方法需要考虑具体情况和要求。
3. 稳定性分析步骤（1）确定受力情况在进行压力容器壳体稳定性分析前，首先需要确定其所受外界荷载的大小和方向，同时还要考虑其内部介质压力的影响。
根据受力情况可以计算出壳体的应力状态。
（2）确定分析方法根据具体情况和要求选取合适的稳定性分析方法，应注意考虑分析的范围、精度和可靠性等因素。
必要时还需进行有限元分析。
（3）建立数学模型在使用分析方法进行计算前，需要建立数学模型来描述压力容器壳体的几何结构、物理性质以及受力情况等。
通常情况下，可以采取二维或三维模型。
薄壁容器受力分析
课程分析COURSE ANALYSIS题目：薄壁容器受力分析系别：机械工程系专业：机械设计制造及自动化学制：四年姓名：学号：导师：20 14 年6 月8 日分析3：薄壁容器受力分析姓名：班级：学号：一、概述此次分析的模型为一薄壁压力容器，其结构及尺寸如下图所示。
（单位：mm）该容器底部侧边完全约束，其所有外表面均承受MPa1.0外压作用。
已知材料的许用应力为MPa200，泊松比为3.0。
140，弹性模量为GPa试据此确定合适的壁厚。
（选择的壁厚使得容器最大应力在~Shell单元模拟）100之间均认为满足设计要求，可选用181130MPa二、模型及约束情况通过观察模型的结构及尺寸，先将模型尺寸化为国际单位。
1、模型创建先创建一个m1.0⨯⨯的长方体，再在XY平面分别以长方.0m2.0m25体在Y方向上的边的中点为圆心创建两个半径为m2.0的.0高度为m125圆柱体，并将三个体求和，删除体单元。
再将模型上下两个面内的所有相交面求和。
模型创建完毕，如下图所示。
2、材料定义定义单元类型为181Shell单元，并在实常数中先预定义壳体的厚度为m200，泊松比为3.0。
.0。
然后定义材料的弹性模量为GPa0043、网格划分通过meshtool工具设置网格划分尺寸，并进行网格划分。
划分结果如下图所示。
4、模型约束及载荷施加按照要求将模型底部各边施加完全约束，将模型所有面施加1.0外压作用。
结果如下图所示。
MPa5、模型求解完成上述步骤之后即可进行模型求解。
三、分析结果对模型求解之后即可得到以下应力分析结果。
从图中分析可知模型所受最大应力为MPa 110，在MPa 130~100之间，故满足设计要求。
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压力容器的受力分析
一、咨询题描述：
如图所示为一台φ700的立式贮藏罐，其手孔的直径为φ88，材料为16MnR,设计压力13.5Mpa，工作压力为12.3Mpa,弹性模量为201Gpa，要求利用有限元方法对此压力容器进行压力分析设计。
在压力容器的应力分析中，压力容器部件设计关怀的是应力沿壁厚的分布规律及其大小可采纳沿壁厚方向的校核线代替校核截面，由于该压力容器为对称结构，因此可仅考虑贮藏罐上半部分的手孔、封头和筒体进行分析设计。
上端的结垢尺寸和在壁厚方向的校核线如图所示。
按照其结构特性，有限元分析模型如图，法兰上的螺栓力能够转化成一个集中力F，且F=82109N。
四.差不多模型建筑
五.模型的网格划分
具体步骤为：
GUI操作：Mainmenu> preprocessor>meshing>mesh tool.弹出mesh too l对话框，在size controls下global里点击按钮set，弹出对话框，在对话框中SIZE element edge length项中填5，点击按钮ok. 点击按钮mesh, 点击按钮pickall，点击按钮ok。
将模型分网。
六.施加载荷和约束
施加的具体步骤为：
施加Y方向的约束
GUI操作：Mainmenu>solution>define loads> apply> structural > displ acement> on lines,弹出对话框，选择下面需要施加约束的一条线，点击按钮ok，弹出对话框，在对话框的dofs to be constrained中选择UY, 点击按钮OK。
施加X方向上的节点约束
GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply> structural> displa cement>on keypoint,弹出对话框，选择下面一条线中最右面的一个节点，点击ok，弹出对话框，在对话框的dofs to be constrained中选择UX, 点击按钮OK。
施加集中力荷载
GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply>structural> Force/m oment>on keypoint,弹出对话框，选择上面需要加载的一个点，点击按钮O K。
施加压力荷载
GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply>structural>
pressure>on lines,弹出对话框，选择上面需要加载的线，点击按钮OK。
七. 求解设置及求解
新的分析类型设置为静态的
GUI操作：Mainmenu>solution>analysis type>new analysis,弹出对话框，选择static, 点击按钮OK
分析类型设置为小位移
GUI操作：Mainmenu>solution>analysis type>sol'n controls,弹出对话框,在basic中，analysis options 中small displacment static,ok
求解
GUI操作：Mainmenu>solution>solve>current ls,OK.
八. 模型的等效三相应力的云图。