ANSYS压力容器应力分析中
利用ANSYS软件对压力容器进行应力分析
利用ANSY S软件对压力容器进行应力分析韩 敏(西安科技大学,西安710054)摘要:利用ANSY S有限元软件对压力容器进行应力分析,获得了压力容器的应力分布图。
经分析发现,ANSY S软件分析的结果与真实情况基本一致。
整个建模、分析过程充分说明ANSY S 软件为压力容器的结构设计提供了可靠、高效的理论依据。
关键词:压力容器;ANSY S;有限元;应力分析中图分类号:TH49 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)0120073202Stress Analysis of Pressure Contain with ANSY S Softw areH AN Min(X i’an University of Science and T echnology,X i’an710054,China)Abstract:The static force im paction of a pressure contain with ANSY S s oftware was analysed and the stress distribution drafts of them were g otten.Through theories analysis,the result of finite-element analysis is proved to be acceptable,and it provides the theories support to today’s machine optimize design.K ey w ords:pressure contain;ANSY S;finite-element;stress analysis计方法,得出的结构强度结果比较保守,这就限制了容器整体性能的提高和材料的有效利用。
分析设计依据标准JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》,它是基于“塑性失效”与“弹塑性失效”准则,其理论基础是板壳力学、弹性与塑性理论及有限元法,是根据具体工况,对容器各部位进行详细地应力计算与分析,在不降低设备安全性的前提下选取相对较低的安全系数,从而降低了结构的厚度,使材料得到了有效的利用。
压力容器接管应力分析ansys命令流
! ***************环境设置************************finish/clear/filn, E42/title, FEA of connecting zone of nozzle to cylinder/units,si !采用国际单位制! ********* 参数设定*********Rci=1000 ! 筒体内半径tc=30 ! 筒体厚度Rco=Rci+tc ! 筒体外半径Lc=4000 ! 筒体长度Rno=530 ! 接管外半径tn=15 ! 接管厚度Rni=Rno-tn ! 接管内半径Li=193 ! 接管内伸长度Ln=500 ! 接管外伸长度rr1=30 ! 焊缝外侧过渡圆角半径rr2=15 ! 焊缝内侧过渡圆角半径pi=1.2 ! 内压pc=pi*Rci**2/(Rco**2-Rci**2) ! 筒体端部轴向平衡面载荷!****************前处理***************************/prep7et,1,95 ! 定义单元类型mp,ex,1,2e5 ! 定义材料的弹性模量mp,nuxy,1,0.3 ! 定义材料的泊松比!****************建立模型***************************cylind,Rco,Rci,0,-Lc/2,90,270, ! 生成筒体wpoff,0,0,-Lc/2 ! 将工作面沿-Z向移动Lc/2wprot,0,90, ! 将工作面沿yz旋转90度cylind,Rno,Rni,-Ln-Rci-tc,-Rci+Li,90,180, ! 生成接管vovlap,all ! 体overlap布尔运算vsel,s,,,7 ! 选择筒体*afun,deg ! 设定角度函数中单位为角度ang1=2*nint(asin(Rno/Rci)) ! 计算接管区切割角度wprot,0,0,-90+ang1 ! 旋转坐标系vsbw,all ! 切割筒体afillt,21,12,rr1 ! 筒体与接管外表面圆角afillt,23,35,rr2 ! 筒体内表面与接管外表面圆角afillt,14,25,rr2 ! 生成下辅助过渡圆角afillt,13,19,rr1 ! 生成上辅助过渡圆角allsaskin,91,64 ! 根据接管外过渡圆角在接管内外表面上的交线蒙面vsba,4,13 ! 切割外伸接管askin,83,72 ! 根据接管内过渡圆角在接管内外表面上的交线蒙面vsba,5,18 ! 切割内伸接管askin,67,75 ! 根据内外圆角边界蒙皮生成切割面24 vsba,2,24 ! 切割筒体wprot,0,,90-ang1 ! 旋转坐标系wprot,0,90,0 ! 旋转坐标系wpoff,0,0,-2*Rni ! 移动坐标系至接管区轴向切割位置vsbw,all ! 切割筒体VDELE, 3, , ,1 ! 删除筒体上开孔失去的部分ADELE, 25, , ,1 ! 删除辅助面ADELE, 35, , ,1 ! 删除辅助面al,33,65,5 ! 生成外圆角区域所需的端面al,49,73,40 ! 生成外圆角区域所需的端面al,66,7,37 ! 生成内圆角区域所需的端面al,41,74,50 ! 生成内圆角区域所需的端面asel,s,,,31 ! 选择外圆角区域各面asel,a,,,38,39asel,a,,,4,6,2va,all ! 生成外圆角区域体asel,s,,,21 ! 选择内圆角区域各面asel,a,,,41,42asel,a,,,5,9,4va,all ! 生成内圆角区域体vsel,s,,,1,5,2 ! 选择过渡区的体素vsel,a,,,8,9vsel,a,,,6vadd,all ! 合并体素allsaadd,4,43,29,26,5,51 ! 合并过渡区端面面素aadd,50,9,52,28,45,6 ! 合并过渡区端面面素!划分网格LESIZE,67, , ,80, , , , ,1 ! 指定圆周方向的剖分数LESIZE,5, , ,5, , , , ,1 ! 指定过渡圆弧的剖分数vsweep,10 ! 扫略剖分该区域allsMSHAPE,0,3D ! 设定三维映射剖分MSHKEY,1VMESH,7 ! 映射剖分接管上段VMESH,4 ! 映射剖分接管下段accat,56,65 ! 筒体开孔相邻区区域规则化连面LESIZE,108, , ,40,0.5, , , ,1 ! 指定筒体接管相邻区的剖分数VMESH,13 ! 扫略剖分该区域vsweep,11 ! 扫略剖分筒体其它部分vsweep,12vsweep,2allsnummrg,all ! 合并所有相同项numcmp,all ! 压缩fini!****************求解***************************/soluasel,s,loc,z,0 ! 选择筒体端面SFA,all,1,PRES,-pc ! 施加端面平衡面载荷asel,s,loc,x,0 ! 选择对称面asel,a,loc,z,-Lc/2 ! 选择对称面DA,all,SYMM ! 施加对称约束asel,s,loc,y,Ln+Rci+Tc ! 选择接管端面DA,all,UY, ! 约束轴向位移asel,s,,,38 ! 选择内表面面素asel,a,,,34asel,a,,,9asel,a,,,41asel,a,,,12asel,a,,,10asel,a,,,7asel,a,,,22asel,a,,,25asel,a,,,15asel,a,,,27asel,a,,,23SFA,all,1,PRES,pi ! 施加内压alls。
基于有限元ANSYS的压力容器应力分析报告
压力容器分析报告目录1 设计分析依据 01.1 设计参数 01.2 计算及评定条件 (1)1.3 材料性能参数 (1)2 结构有限元分析 (2)2.1 理论基础 (2)2.2 有限元模型 (3)2.3 划分网格 (4)2.4 边界条件 (4)3 应力分析及评定 (4)3.1 应力分析 (4)3.2 应力强度校核 (5)4 分析结论 (7)4.1 上封头接头外侧 (8)4.2 上封头接头内侧 (11)4.3 上封头壁厚 (14)4.4 筒体上 (17)4.5 筒体左 (20)4.6 下封头接着外侧 (24)4.7 下封头壁厚 (27)1 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 设备基本设计参数正常设计压力 MPa7.2最高工作压力 MPa 6.3设计温度℃0~55工作温度℃5~55压缩空气 46#汽轮机工作介质油焊接系数φ 1.0腐蚀裕度 mm 2.0容积㎡ 4.0容积类别第二类筒体29.36计算厚度 mm封头29.031.2 计算及评定条件（1）静强度计算条件表2 设备载荷参数设计载荷工况工作载荷工况设计压力 7.2MPa工作压力 6.3MPa设计温度 55℃工作温度 5~55℃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计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
1.3 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模型取自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、表6-4、表6-6确定。
表3 材料性能参数性能温度55℃设计应力强材料名称厚度弹性模型泊松比度1.92×钢管20≤10mm150 MPaμ=0.3103MPa1.92×μ=0.3锻钢Q345≤100mm185 MPa103MPa1.92×钢板16MnR26~36188 MPaμ=0.3103MPa1.92×μ=0.3锻钢16Mn≤300mm168 MPa103MPa2 结构有限元分析2.1 理论基础传统的压力容器标准与规范，一般属于“常规设计”，以弹性失效准则为理论基础，由材料力学方法或经验得到较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用值以内，即可确认容器的壁厚。
基于ANSYS的压力容器应力分析
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的压 力 容 器 应 力 分 析
龙 志勤 ， 志刚 王
（ 东石 油化 工学院 力学实验 中心 ， 广 广东 茂名 ５ ５ ０ ） ２ ００
摘 要 ： 压力容器的设计过程 中， 用 Ａ Ｓ Ｓ 在 利 Ｎ Ｙ 有限元软件进行应 力分析 ， 获得 了压力容 器的最 大应 力和应 变， ＮＳ Ｓ分析 结果与 Ａ Ｙ
图 １ 有限元模型 图 ２ 整体变形
ห้องสมุดไป่ตู้
工作 温度 ４ ｏ ０Ｃ； 压力 容器壳体材料 密度 ７８ ０ｋ／ ０ ｇ ； ｍ
物 料 密度 １ ８ ｇｍ ； ０ｋ／ ３ ０
３ 结果 分析
３ １ 整 体 变 形 分析 ．
在鞍座处 ， 一端采用 固支约束 ， 另一端采用简支约束 ； 壳体 材料 为 ｏＣ ｌＮ ｌ ，屈服强 度 １７Ｍ ａ ｏ ｒ９ ｉ０ ７ Ｐ ，抗 拉强度 ４ ０ＭＰ ， ８ ａ 弹性模量 ２×Ｉ Ｐ ， Ｉ Ｍ ａ 泊松 比 ０３ Ｙ ．； 不考虑 容器两端 的封头 ，在容 器与封头相连接 的横 截面 上作用着等效轴 向拉力 ， 其数值为 ８ ７Ｍ ａ ． Ｐ ； ５
压力 容器是石油 化工 、 机械 、 轻工 、 品等多种工 业领域 食
中广泛使 用的承压容器设备。 压力 容器的设计 ， 目前可分为规 则设计和分析设计两种。 规则 设计的理论基础 ， 是材料力学 和板壳理论 ， 以弹性失 效为设计 准则【 Ｉ Ｊ 为容器只有处 于弹性阶段才是安全 的 ， 。认 如 果容器 内某点 的最 大应力 达到或超 出材料 的屈服极限 ，就认 为容器失效。按这种方法设计 的容器 ， 是偏于安全 的， 设计结 果 比较保 守。 分析设计 的理论基础 ， 板壳力学 、 是 弹塑性理论及 有限元
基于ANSYS Workbench 的不同形式压力容器封头的应力分析
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
基于 ANSYS Workbench 的不同形式 压力容器封头的应力分析
邵海磊 郭海伟
（郑州四维新材料技术研究院有限公司，河南 郑州 450000）
摘 要：本文运用 ANSYS Workbench 有限元分析软件对储氢罐压力容器在单位压力（1MPa）下的应力状态进
由图 5 可以看出，径向应力在筒身部分几乎保持不 变，封头部分出现应力集中现象。随着椭圆半轴的增加， 封头呈球形时，筒体部分的径向应力保持不变，椭圆封头 上接近筒身的连接点处的径向应力逐渐减小，并且在封 头为球形时，封头与筒身的径向应力相等。随着椭圆半 轴的长度大于筒身半径，封头部分的径向应力又开始逐 渐变大。
由图 6 可以看出，内壁上切向应力的分布呈“W”形， 切向应力在筒身部分基本保持不变，在与封头的接触处 逐渐减小，过了连接点后快速增加，然后急剧下降，再趋 于稳定，在连接点处存在应力集中现象。随着椭圆半轴 的增大，应力集中现象逐渐减小，在身与封头上的切向应 力分布也越均匀。
Abstract: This paperused ANSYS Workbench finite element analysis software to analyze the stress state of hydrogen storage tank pressure vessel under unit pressure (1MPa), and obtainedthe stress distribution on the inner wall of the cylinder and the head under elliptical head and spherical head. At the same time, the radial, tangential and circumfer⁃ ential stresses of the elliptical head pressure vessels with different half-axis lengths were calculated, and compared with the stress distribution of the spherical head, the form of the head with good stress distribution was obtained. Keywords: pressure vessel；dish head；stress analysis；ANSYS Workbench
压力容器ansys分析.
高压空气储气罐ANSYS 应力分析
压力容器是在冶金、化工、炼油、气体等工业生产中频繁使用，常常用来存储各类不同压力、温度、介质的气体，或被使用为干燥罐，蒸压釜、反应釜、缓冲罐、医用氧气瓶等等。
同时大部分罐都属于特种设备—压力容器，其制造和使用国家都有严格规范标准，特别是压力容器的疲劳强度和形体薄弱环节的研究对于特种设备的安全使用很重要，这里借助于ansys软件很直观精确地将其中一种压力容器—高压空气储气罐进行了疲劳分析之一—压力应力分析。
一、高压储气罐的设计条件：
①
建立几何模型
② 由于该容器形体的对称性，选择1/4 来分析：
三、加载求解
四、结果分析。
基于Ansys软件对压力容器的应力及疲劳分析
ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ； ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ；ＡＮＳ ＹＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ｒｅ ａ
图 １
３ 应力分析
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ — １ ２ — ２ ６
根据缓 冲罐 的结构 ，支撑部 分采用可调 节 的
５ ２ｉ 瓣
２ ０ １ ５ 年Ｏ ｌ 期（ 总第 ２ ４ ９ 期） ●
的安 全 ，有 必 要 对 应 力 集 中 ，结 构 不 连 续 位 置进
泊松 ｆ ＝ ＝ ０ ． ３ 。结构简图见图１ 。
行应力分 析 、评定 ，并作相应 的疲 劳分析 ，进 而
实现其 高的可靠性和高的安全性 的 目的。
２ 结构参 数
本 文模 拟 的是 某往 复压缩 机 的排气 缓 冲器 ，
１ 引言
压力 容器是 涉及 多行业 、多 科学 的综合 性 、 通用性 产 品 ，在压力 容器常 规设计 １ ＭＰ ａ ，设 计 温 度 Ｔ ＝ １ ５ ０ ｏ Ｃ，腐 蚀
基于ANSYS的压力容器的应力分析与结构优化
基于ANSYS的压力容器的应力分析与结构优化作者：成鹏涛来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第08期摘要：本文利用ANSYS有限元分析软件对缓冲压力容器进行了应力分析和壁厚优化。
在满足应力强度的条件下，得到了合理的方案。
容器质量降低17.5%，球形封头壁厚降低16.7%，由此可见优化效果明显。
关键词：压力容器；应力分析；优化设计；壁厚；ANSYS；缓冲器压力容器是一种广泛应用于石油化工、机械、轻工、食品等行业的压力容器设备。
传统的压力容器设计采用规则设计，即按照标准GB150《钢制压力容器》。
为了确保安全的容器，设计师总是试图增加壁厚提高压力容器的承载能力，结构强度的结果是相对保守的，这限制了容器的整體性能的提高和材料的有效使用。
随着分析设计理念的发展，越来越多的设计人员优化了压力容器的结构。
本文利用ANSYS有限元分析软件对容器各部分进行了详细的应力计算和分析，以容器的最小质量为目标，不降低设备的安全性。
通过优化设计方法，给出了压力容器参数的最优组合，以减小结构的厚度，有效地提高材料使用效率。
1 压力容器参数及应力云图1.1 工作条件和结构参数有一缓冲器，整个缓冲器封头材料为16MnR，接管材料为16Mn，其参数见表1。
设计压力p=32MPa，弹性模量E=206GPa，泊松比μ=0.3。
壁厚参考范围t1=30～39mm，t2=15～24mm，许用应力[σ]=250MPa。
1.2 参数化建模根据结构特点和荷载特性，采用轴对称力学模型进行分析，从关键点生成曲面，建立二维模型。
该结构采用PLANE82进行网格划分，这是ANSYS软件提供的8个节点的轴对称单元。
1.3 施加载荷及应力分布有限元分析的目的是了解模型对外界荷载的响应。
使用有限元分析工具的关键步骤是正确识别和定义负载，有效地实现仿真负荷。
在这种情况下，压力容器内表面的压力为32MPa，对球形头末端的对称面施加对称约束。
管道末端的轴向拉伸应力为：得到了应力结果。
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ANSYS压力容器应力分析中，列表应力名称问题
1. ** MEMBRANE ** 代表PL?
2. ** BENDING ** 代表PB?
3. ** MEMBRANE PLUS BENDING ** 代表PL+PB?
4. ** PEAK ** 代表F?
5. ** TOTAL ** 代表？
注：
（因为JB4732中规定，判定各种应力许用极限的参数有
一次总体薄膜应力强度SⅠ（由Pm算得）；
一次局部薄膜应力强度SⅡ（由PL算得）；
一次薄膜加一次弯曲应力强度SⅢ（由PL+PB算得）；
一次加二次应力强度SⅣ(由PL+PB+Q算得)；
峰值应力强度SⅤ(由PL+PB+Q+F算得)
Pm是一次总体薄膜应力，
PL是一次局部薄膜应力；
PB是一次弯曲应力；
Q是二次应力；
F是峰值应力）
Pm是一次总体薄膜应力，
PL是一次局部薄膜应力；
PB是一次弯曲应力；
Q是二次应力；
F是峰值应力）
1. ** MEMBRANE ** 代表PL?
2. ** BENDING ** 代表PB?
3. ** MEMBRANE PLUS BENDING ** 代表PL+PB?
4. ** PEAK ** 代表F?
5. ** TOTAL ** 代表？
ANSYS后处理应力线性化得到的结果中：
** MEMBRANE **代表薄膜应力，可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局部薄膜应力。
** BENDING **代表弯曲应力，可能是一次弯曲应力也可能属于二次应力。
** MEMBRANE PLUS BENDING **根据前2者可能是一次薄膜+一次弯曲（1.5kSm），也可能是一次+二次应力（3 kSm）
ANSYS只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性化应力来区分薄膜应力弯曲应力和峰应力，而不能分出总体薄膜应力和局部薄膜应力，一次应力还是二次应力。
这需要你根据JB4732和ASME VIII-2的标准自己去判断** MEMBRANE **，** BENDING **，** MEMBRANE PLUS BENDING **的类别。
没有具体结构谁也分不清它们是那一类，建议楼主把JB4732和ASME VIII-2多看2遍，同时搞清楚应力线性化的原理。