压力容器有限元分析
有限元的分析简介随着科技的进一步发展，传统的分析方法已不能满足现在社会的需求，以及更不能满足一些问题的精确分析，而有限元的出现和应用给机电、土木、航天等工业领域带来了历史性的突破。
ＡＮＳＹＳ是有限元的应用软件，主要用于几何和网格划分、多物理场、结构力学、流体动力学、非线性结构、仿真过程及数据管理、显示动力学等多领域的应用有限元法是求解工程科学中数学物理问题的一种通用数值方法。
本书介绍有限元法的基本原理、建模方法及工程应用，强调理论与实践的结合。
全书包括两篇共16章，第1篇由第1～10章组成，介绍有限元法的基本理论和方法，内容包括：有限元法基本理论、平面问题、轴对称问题和空间问题、杆梁结构系统、薄板弯曲问题以及热传导问题、结构动力学问题、非线性问题的有限元法。
有限元主要介绍有限元建模技术及基于ANSYS的有限元分析工程应用，内容包括：有限元建模的基本流程、模型简化技术、网格划分技术、边界条件处理与模型检查以及基于ANSYS的有限元分析工程应用实例。
创新实践课题：压力容器的有限元应力分析与设计一、问题描述1、如图1所示为一台Ф700立式储罐，其手孔的直径为Ф88，材料为16MnR,设计压力为13.5Mpa，工作压力为12.3Mpa，弹性模量为201GPa，泊松比为0.3，要求利用有限元分析对此压力容器进行应力分析设计。
2、立式储罐用途：主要用于储存气体，如燃气等，因为储罐密封性能好且能承受较高的压力，所以将气体压缩成液体后，方便于储存在储罐内。
二、设计基本参数如下表：弹性模量 201Gpa12.3Mpa 工作压力13.5Mpa 设计压力700 储罐直径88 手孔直径0.3 泊松比16MnR 材料82109N 螺栓力146封头直径．壁厚 3418 圆弧面直径15封头厚立式储罐结构示意简图如下图所示：图1在压力容器的应力分析中，压力容器部件设计关心的是应力沿壁厚的分布规律及其大小，可采用沿壁厚方向的“校核线”代替校核截面。
该容器轴对称，所以只需考虑对储罐上半部分进行分析设计。
法兰上的螺栓力可以转化为一个集中力F,且F=82109N。
三、结构壁厚计算筒体厚度1.PD计算厚度：?ic?2KS?P cm设计厚度：??C??C?1d2名义厚度：34mm ??n有效厚度：??C???C12en2.椭圆形封头厚度标准椭圆封头计算厚度：?0165.??R0i设计厚度：??C???C1d2名义厚度：18mm ??n有效厚度：??C??C?12en3.手孔厚度有限元建模分析本次分析采用ansys10.0建立有限元分析和应力设计一、GUI操作方式定义工作文件名和工作标题（1）定义工作文件名：执行change jobname，文件名命名为wuzu （2）定义工作标题：执行change title 命令，对文件的压力进行分析（3）关闭三角坐标符号定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在elementtypes命令中选择strucral solid 和quad 8node82（2）设置单元选项：在element type option命令框中选择k3为axisymmertic（3）设置材料属性：在material number 命令框中设置 ex为0.3 为prxy，2.01e11．二、建立几何模型(1)生成矩形面，在by dimensios中设置三个矩形面数据如下：350 ，384 ，0,28044,146,795.3,846.3,44，62,600,742.8（2）生成部分圆环面：执行partial annulus 命令框中设置wpx,wpy,,theta1,rad,theta2,分别为0,280,355,8.75,373,63，0,280,355,67,.6,383,90（3）面叠分操作：执行booleans 下的areas命令A3和A5的面进行叠加（4）删除面操作：执行delete下的below命令，选择A6和A8的面（5）线倒角操作：执行lines下的lines fillet命令，选择要倒角的两条线在rad文本框中输入20，这则另一倒角的两条线，在RAD文本中输入10（6）线生成面操作：点击by lines命令选择如下两组三条线生成两个面（7）面相减操作，在boolsean 下的areas 选择A10和A3两个面生成如下图（8）面向加操作：在boolsean 下的add aaread选择如下四个面生成如下图生成关键点：选择A2面中的L5在line ratio 选项框中输入 0.348 生成关．（9）生成关键点：在ratio下输入line ratio=0.348,生成关键点21.（10）生成线，拾取“15，20”“22，19”“14，17”“11，21”“3，13”“4，16”“5，12”“21，5”“24，18”关键点生成九条线。
再生成面。
（11）面分解操作：在Area by Line下，拾取A2，A3,A10面，拾取L33,L27,L26线，生成的图形如图所示。
（12）进行编号压缩操作（13）合并关键点：执行Merge Items命令，弹出图所示。
选择Keypoints。
（14）保存几何模型三、划分有限元网格（1）连接线过渡圆弧线：执行Lines命令，拾取L22、L8和L28的线，单击OK按钮。
（2）设置单元尺寸：执行MeshTool命令，弹出划单击Set按钮，拾取L1、L3、L15、L13、L19、L25、L26、L10、L27和L31的线，弹出Element Sixes on Picked Lines对话框。
输入NDIV=4。
（3）设置全局单元尺寸：MeshTool命令，在SIZE文本框中输入20。
（4）划分网格：生成的有限元网格如图所示：四、施加载荷并求解（1）在线上施加面载荷：执行Pressurel On Lines命令，拾取L4、L17、L14、L20、L30、L22、L8、L28、L24、L9和L7的线。
弹出对话框，在Load PRES value文本框中输入13.5。
（2）施加集中载荷：执行On Nodes命令，拾取编号为708的关键点。
弹出如图所示对话框。
在Direction of force/mom中选择FY，然后在Force/moment value文本框中输入82109。
命令，生成结果如图所示。
Plot Element）显示单元：执行3（（4）求解运算：执行Solve-Current LS命令，浏览后执行命令，在Solution is done对话框时单击Close按钮完成求解运算。
（5) 保存分析结果五、浏览运算结果（1）显示变形形状：容器施加载荷就会产生力，而容器壁受到力的作用将产生形变，变形量随力的大小改变，所以图中所出现的变形不同是因为其受到的力的大小不同，所以容器的制作要根据实际用途设计，其各个部位所使用的材料的量要合适。
变形公式为：F=ps所出结果符合设计要求。
（2）显示节点位移云图：生成结果如图所示：容器受到力的作用容器壁产生变形就会出现节点的位移变化，变形量不同，节点位移也不同，符合设计要求。
应力：生成结果如图所示Von Mises）显示节点的3（对设计载荷作用下进行有限元分析，并对分析结果进行应力强度评定。
评定的依据为JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》。
应力线性化路径的选择原则为：(1) 通过应力强度最大节点，并沿壁厚方向的最短距离设定线性化路径；(2) 对于相对高应力强度区，沿壁厚方向设定路径。
设计工况下的评定线性化路径如下图所示，线性化结果如下图所示，都符合设计要求。
（4）在路径上映射数据的图形显示：生成如图所示：（5）图形显示当前路径上应力线性化结果：以图形显示当前路劲上的所有应力分量、主应力及相关的应力强度。
（6）疲劳分析校核最高压力工况与最低压力工况下设备的最大应力强度均出现在接管与封头相贯区的内壁，通过计算，疲劳校核通过。
分析结论附录一PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH= PATH2 DSYS= 0***** POST1 LINEARIZED STRESS LISTING *****INSIDE NODE = 395 OUTSIDE NODE = 350LOAD STEP 1 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0** AXISYMMETRIC OPTION ** RHO = 0.28417E+14THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN SECTION COORDINATES.** MEMBRANE **SX SY SZ SXY SYZ SXZ-2.339 124.6 141.1 -0.3136 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQV141.1 124.6 -2.340 143.4 135.9** BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI -8.726 2.415 3.624 0.000 0.0000.000C -2.528 0.1974E-01 0.3828E-12 0.000 0.0000.000O 3.669 -2.376 -3.624 0.000 0.0000.000S1 S2 S3 SINT SEQVI 3.624 2.415 -8.726 12.35 11.79C 0.1974E-01 0.000 -2.528 2.548 2.538O 3.669 -2.376 -3.624 7.293 6.756** MEMBRANE PLUS BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI -11.07 127.0 144.7 -0.3136 0.0000.000C -4.867 124.6 141.1 -0.3136 0.0000.000O 1.330 122.3 137.5 -0.3136 0.0000.000S1 S2 S3 SINT SEQVI 144.7 127.0 -11.07 155.8 147.7C 141.1 124.6 -4.868 146.0 138.5O 137.5 122.3 1.330 136.1 129.2** PEAK ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 0.1776E-14 11.00 2.677 12.04 0.0000.000C 4.155 -4.801 -1.044 -1.139 0.0000.000O 0.000 9.333 2.218 -7.323 0.0000.000S1 S2 S3 SINT SEQVI 18.74 2.677 -7.742 26.48 23.11C 4.297 -1.044 -4.944 9.241 8.035O 13.35 2.218 -4.017 17.37 15.24** TOTAL ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI -11.07 138.0 147.4 11.73 0.0000.000C -0.7129 119.8 140.0 -1.452 0.0000.000O 1.330 131.6 139.7 -7.637 0.0000.000S1 S2 S3 SINT SEQV TEMPI 147.4 139.0 -11.98 159.4 155.30.000C 140.0 119.9 -0.7304 140.8 131.8O 139.7 132.0 0.8841 138.8 135.10.000附录二PATH2 PATH= BY DEFINED SECTION A THROUGH STRESS LINEARIZED PRINTDSYS= 0***** POST1 LINEARIZED STRESS LISTING *****INSIDE NODE = 395 OUTSIDE NODE = 350LOAD STEP 1 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0** AXISYMMETRIC OPTION ** RHO = 0.28417E+14THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN SECTION COORDINATES.** MEMBRANE **SX SY SZ SXY SYZ SXZ-2.339 124.6 141.1 -0.3136 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQV141.1 124.6 -2.340 143.4 135.9** BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI -8.726 2.415 3.624 0.000 0.000 0.000C -2.528 0.1974E-01 0.3828E-12 0.000 0.000 0.000O 3.669 -2.376 -3.624 0.000 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQVI 3.624 2.415 -8.726 12.35 11.79C 0.1974E-01 0.000 -2.528 2.548 2.538O 3.669 -2.376 -3.624 7.293 6.756** MEMBRANE PLUS BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI -11.07 127.0 144.7 -0.3136 0.000 0.000C -4.867 124.6 141.1 -0.3136 0.000 0.000O 1.330 122.3 137.5 -0.3136 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 144.7 127.0 -11.07 155.8 147.7C 141.1 124.6 -4.868 146.0 138.5O 137.5 122.3 1.330 136.1 129.2** PEAK ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I 0.1776E-14 11.00 2.677 12.04 0.000 0.000C 4.155 -4.801 -1.044 -1.139 0.000 0.000O 0.000 9.333 2.218 -7.323 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQV23.11 26.48 -7.742 2.677 18.74 IC 4.297 -1.044 -4.944 9.241 8.035O 13.35 2.218 -4.017 17.37 15.24** TOTAL ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I -11.07 138.0 147.4 11.73 0.000 0.000C -0.7129 119.8 140.0 -1.452 0.000 0.000O 1.330 131.6 139.7 -7.637 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQV TEMP I 147.4 139.0 -11.98 159.4 155.3 0.000C 140.0 119.9 -0.7304 140.8 131.8O 139.7 132.0 0.8841 138.8 135.1 0.000附录三PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PA TH= PA TH3 DSYS= 0***** POST1 LINEARIZED STRESS LISTING *****INSIDE NODE = 294 OUTSIDE NODE = 285LOAD STEP 1 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0** AXISYMMETRIC OPTION ** RHO = 0.81139E+13THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN SECTION COORDINATES.** MEMBRANE **SX SY SZ SXY SYZ SXZ41.42 -1.261 99.06 17.35 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQV99.06 47.58 -7.422 106.5 92.24** BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZ I -53.12 5.621 -50.89 0.000 0.000 0.000C -2.626 0.5370 -0.8475E-10 0.000 0.000 0.000O 47.86 -4.547 50.89 0.000 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 5.621 -50.89 -53.12 58.74 57.65C 0.5370 0.000 -2.626 3.163 2.932O 50.89 47.86 -4.547 55.43 53.99I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE** MEMBRANE PLUS BENDING **SX SY SZ SXY SYZ SXZ I -11.70 4.360 48.18 17.35 0.000 0.000C 38.79 -0.7235 99.06 17.35 0.000 0.000O 89.28 -5.807 149.9 17.35 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 48.18 15.45 -22.79 70.96 61.52C 99.06 45.33 -7.258 106.3 92.08O 149.9 92.35 -8.873 158.8 139.3** PEAK ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I -0.1243E-13 -5.756 -5.447 -19.17 0.000 0.000C 3.303 0.8649 0.5929 0.1861 0.000 0.000O 0.1421E-13 -1.564 -1.084 7.212 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 16.50 -5.447 -22.26 38.76 33.67C 3.317 0.8508 0.5929 2.724 2.605O 6.472 -1.084 -8.036 14.51 12.57** TOTAL ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I -11.70 -1.396 42.73 -1.818 0.000 0.000C 42.09 0.1414 99.66 17.53 0.000 0.000O 89.28 -7.371 148.9 24.56 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQV TEMP I 42.73 -1.084 -12.01 54.74 50.18 0.000C 99.66 48.46 -6.221 105.9 91.71O 148.9 95.16 -13.25 162.1 143.0 0.000附录四PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PA TH= PA TH6 DSYS= 0***** POST1 LINEARIZED STRESS LISTING *****INSIDE NODE = 360 OUTSIDE NODE = 490LOAD STEP 1 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0** AXISYMMETRIC OPTION ** RHO = 0.26461E+14THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN SECTION COORDINATES.** MEMBRANE **SX SY SZ SXY SYZ SXZ80.81 37.30 134.0 -59.98 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQV134.0 122.9 -4.748 138.7 133.5** BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI -4.399 4.882 -3.257 0.000 0.000 0.000C 0.1228 -0.4937E-01 -0.4825E-12 0.000 0.000 0.000O 4.645 -4.980 3.257 0.000 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 4.882 -3.257 -4.399 9.281 8.766C 0.1228 0.000 -0.4937E-01 0.1722 0.1536O 4.645 3.257 -4.980 9.625 9.012** MEMBRANE PLUS BENDING ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI 76.41 42.18 130.7 -59.98 0.000 0.000C 80.93 37.25 134.0 -59.98 0.000 0.000O 85.45 32.32 137.2 -59.98 0.000 0.000 S1 S2 S3 SINT SEQVI 130.7 121.7 -3.077 133.8 129.5C 134.0 122.9 -4.740 138.7 133.5O 137.2 124.5 -6.713 143.9 138.0** PEAK ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 0.000 -0.2644 0.1983E-01 3.415 0.000 0.000C -0.1706 0.1172 -0.3225E-01 -0.1558 0.000 0.000O 0.1421E-13 -0.2603 0.2680E-01 -3.153 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQVI 3.285 0.1983E-01 -3.549 6.834 5.921C 0.1854 -0.3225E-01 -0.2388 0.4242 0.3674O 3.025 0.2680E-01 -3.286 6.311 5.468** TOTAL ** I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 76.41 41.91 130.7 -56.56 0.000 0.000C 80.76 37.37 133.9 -60.13 0.000 0.000O 85.45 32.06 137.3 -63.13 0.000 0.000S1 S2 S3 SINT SEQV TEMPI 130.7 118.3 0.2864E-01 130.7 125.0 0.000C 133.9 123.0 -4.864 138.8 133.70.000 142.3 147.0 -9.788 127.3 137.3 O分析结论经上述有限元数值模拟计算，并按有关规定进行应力评定及疲劳分析校核，结论：在设计工况和操作工况下，设备满足应力强度和疲劳强度要求。
基于有限元分析的压力容器静态强度计算
基于有限元分析的压力容器静态强度计算第一章引言在工业生产应用中，压力容器是一种基础设施设备。
它们用于存储或运输气体或液体，在许多行业中都扮演着重要的角色，如化工、石油、天然气、食品和饮料等。
如何保证压力容器在承受压力时不会破裂，而导致安全事故，是一个重要的问题。
因此，压力容器的静态强度计算就成为了一个至关重要的任务。
在本文中，我们将介绍一种基于有限元分析的压力容器静态强度计算方法。
第二章压力容器的静态强度静态强度是指材料在特定负载下的机械强度。
与动态强度相比，静态强度更容易计算和预测。
在压力容器应用中，静态强度是一个关键因素，因为压力容器在正常操作期间的最大负载不会产生突然变化。
因此，如果能够准确地计算出压力容器在最大负载下的静态强度，就可以在生产中保障安全。
第三章有限元分析有限元分析（FEA）是一种广泛应用于压力容器设计和强度计算的数值模拟方法。
它的基本原理是将复杂的结构分解成许多小元素，然后在每个元素上进行数值计算。
这种方法可以更准确地计算出材料的应力和变形，尤其适用于复杂结构的分析。
有限元方法的应用需要一个步骤。
首先，需要准确描述材料和几何形状的特性。
然后，需要将设计这分解成许多小的单元，每个单元都有自己的刚度和形变特性。
最后，根据输入的负载条件，在每个单元上计算出应力，然后通过组合单元计算出整体应力分布。
有限元模拟通过计算每个单元的反应，最终求解得到全局的应力应变分布。
当模型考虑了全部负载条件后，就可以得到该模型在特定负载下的静态强度。
第四章压力容器的有限元模拟有限元模拟可以用于准确地计算出压力容器的静态强度。
该方法可以考虑容器的几何形状，结构和材料特性。
有限元模拟的目标是计算在压力容器最大负载下材料的应力分布和变形情况，从而确定材料的静态强度。
在模拟中，需要考虑以下几个因素：1. 压力力学在设计压力容器时，必须考虑压力作用下的力学行为。
该模拟需要考虑容器壁的应力分布和形变，以及整个容器的振动和自然频率。
压力容器设计中的有限元分析技巧考核试卷
B.网格划分
C.材料属性设定
D.实验验证
2.在压力容器设计中，有限元分析的目的是什么？()
A.降低制造成本
B.提高生产效率
C.保证结构安全
D.提高材料利用率
3.在有限元分析中，应力集中现象主要出现在以下哪种情况下？()
A.简单几何形状
B.均匀网格划分
C.尖角或孔洞附近
D.材料属性均匀
答案：__________、__________
8.在压力容器设计规范中，通常使用____来判断结构是否安全。
答案：__________
9.有限元分析中，如果模型的网格划分过细，可能会导致____问题。
答案：__________
10.对于压力容器的疲劳分析，常用的方法是____方法。
答案：__________
A.拉应力
B.压应力
C.剪应力
D.弯曲应力
6.以下哪些情况下需要进行压力容器的非线性分析？()
A.大变形
B.材料非线性
C.接触分析
D.线性分析
7.在有限元分析中，以下哪些因素可能导致计算结果偏小？()
A.网格划分过粗
B.边界条件设置宽松
C.材料属性低估
D.计算精度设置低
8.以下哪些是压力容器有限元分析中的边界条件？()
A.模型简化
B.材料数据不确定性
C.载荷不确定性
D.计算机硬件性能
注意：请将答案填写在答题括号内，多选或少选均不得分。
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.在有限元分析中，一个完整的压力容器模型通常包括几何模型、____模型和物理模型。
答案：__________
压力容器ansys有限元分析设计实例
ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据 (2)1.1 设计参数 (2)1.2 计算及评定条件 (2)二. 结构壁厚计算 (3)三. 结构有限元分析 (4)3.1 有限元模型 (5)3.2 单元选择 (5)3.3 边界条件 (6)四. 应力分析及评定 (7)4.1 应力分析 (7)4.2 应力强度校核 (8)4.3疲劳分析校核 (11)五. 分析结论 (11)附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(A) (12)附录2设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(B) (13)附录3设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(C) (14)附录4设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(D) (16)附录5设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(E) (17)附录6设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(F) (19)附录7设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(G) (20)附录8设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(H) (21)一. 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1.2 计算及评定条件(1) 静强度计算条件表2 设备载荷参数注：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进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
(2) 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模量取自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和表6-6确定。
表3 材料性能参数性能(3) 疲劳计算条件此设备接管a 、c 上存在弯矩，接管载荷数据如表4所示。
表4 接管载荷数据表二. 结构壁厚计算按照静载荷条件，根据JB4732-95第七章（公式与图号均为标准中的编号）确定设备各元件壁厚，因介质密度较小，不考虑介质静压，同时忽略设备自重。
压力容器接管区应力集中弹塑性有限元分析
压力容器接管区应力集中弹塑性有限元分析压力容器在石油化工企业生产过程中是一种非常常见的设备，压力容器设备具有储存液体、气体的作用。
压力容器主要包括：储运容器、反应容器、热换器以及分离器。
压力容器接管区的主要目的是为了符合工艺需求，但是也造成接管区出现复杂的应力状态，通过对压力容器接管区应力进行对比和分析，在掌握压力容器的筒体、接管以及连接部位应力状况的基础上，对比压力容器接管区应力集中弹性塑形变化，并提出相关的解决措施，能够有效提高压力容器接管区的强度。
不断对压力容器进行改进，使压力容器的设计，制造，检验以及使用等环节都能得到充分保障，实现了压力容器的迅速发展。
标签：压力容器;应力集中;有限元分析压力容器是一种广泛应用于石油化工企业的常用设备，压力容器由于结构和工艺要求存在差异性，一般情况下需要进行开孔装接管。
但是压力容器在运行过程中具有突变的几何形，在接管区域往往会形成不连续的应力变化，导致接管区出现应力集中的情况，引起压力容器局部发生高应力现象，因此，需要利用有限元分析开孔接管区的应力集中变化，确保压力容器能够安全运行。
一般情况下，压力容器接管器具有复杂的应力状况，导致该现象的原因主要包括：第一，对压力容器进行开孔会对容器壳体造成破坏，缩小容器承载面积，导致压力容器边缘接管区域出现应力集中。
第二，压力容器接管区会出现断层性结构，接管区域和壳体在受到内压影响下会发生变形，在协调变形中会出现边缘应力，因此，需要利用有限元分析法进行压力容器应力集中计算。
1模型的有限元分析1.1几何模型机载荷在进行模拟过程中使用有限元模型主要是根据压力容器的结构特性和荷载特征。
但是在实际应用过程中，压力容器的结构特征和载荷特征为轴对称，因此在实验过程中，可以在对称面施加一定的对称约束力，并且在接管端不施加轴向移位约束，并对压力容器的筒体以及接管区域施加压力载荷，可以忽略重力及外压对计算结果的影响。
1.2网格划分基于仅是对于在内压作用下接管应力的研究，因此针对这些情况，可以实行结构对称性应用，利用有限元模型对接关系进行建模，接管除外伸长度与筒体长度都要比起边缘应力缩减长度要大。
基于有限元分析的金属压力容器设计优化研究
管理及其他M anagement and other 基于有限元分析的金属压力容器设计优化研究黄赞平，江运豹摘要：随着现代工业的发展，金属压力容器作为一种重要的储能设备，得到了广泛的应用。
然而，在实际生产中，由于各种因素的影响，如材料性能、制造工艺等因素，导致了金属压力容器的设计和制造存在一定的问题。
因此，如何对金属压力容器进行有效的设计优化成为了当前亟待解决的问题之一。
本文旨在通过有限元分析方法来探究金属压力容器设计的优化方案，为其在实际应用中的可靠性和安全性作出贡献。
关键词：有限元；金属压力；容器设计；优化在当前的研究中，金属压力容器作为一种重要的储能设备，得到了广泛的应用。
在国内外，许多学者和企业都对该领域的发展进行了深入的研究和探索。
目前，国内对于金属压力容器的设计和制造已经取得了一定的进展，但是仍然存在一些问题需要进一步解决。
1 基于有限元分析的金属压力容器设计优化分析1.1 金属压力容器的设计原则金属压力容器是一种重要的储能设备，其在能源储存和输送领域具有广泛的应用。
为了保证金属压力容器的质量和性能，需要遵循一定的设计原则。
首先，金属压力容器的设计应符合安全标准的要求。
金属压力容器是高压气体或液体存储器，因此，要确保其安全性能可靠。
为此，设计师应该严格遵守相关国家地区颁布的标准和规范，并进行充分的风险评估和控制措施。
其次，金属压力容器的设计应考虑经济性。
由于金属压力容器通常用于大型工程项目中，其造价往往较高。
设计师应当尽可能降低成本，提高效率，以达到最佳的经济效益。
金属压力容器的设计还应注意环保性和可持续发展。
现代社会越来越重视环境保护问题，金属压力容器的设计也应该考虑到环境因素的影响。
例如，选择合适的材料、减少废弃物排放量等都是实现可持续发展的重要手段。
最后，金属压力容器的设计还需要满足实际需求。
不同的应用场景下对金属压力容器的需求不同，因此设计师需要根据实际情况制定相应的设计方案。
压力容器ansys有限元分析设计实例
ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据.............................................. 错误!未定义书签。
设计参数.................................................错误!未定义书签。
计算及评定条件...........................................错误!未定义书签。
二. 结构壁厚计算.............................................. 错误!未定义书签。
三. 结构有限元分析............................................ 错误!未定义书签。
有限元模型...............................................错误!未定义书签。
单元选择.................................................错误!未定义书签。
边界条件.................................................错误!未定义书签。
四. 应力分析及评定............................................ 错误!未定义书签。
应力分析.................................................错误!未定义书签。
应力强度校核.............................................错误!未定义书签。
疲劳分析校核..............................................错误!未定义书签。
五. 分析结论.................................................. 错误!未定义书签。
基于有限元分析的压力容器应力分布研究
Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｌ Ｓ ｒ ｓ ｉｔ ｉ ｉｎ， Ｓｔｕｃ ｕｒ ｙ ｗｏ ｄ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｖ ｓ ｅ ， ｔ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒｂｕｔｏ ｒ ｔ ｅ
板、 筋板 、 腹板 、 板 的 厚 度 。垫 板 上 有 １ ０ 的接 触 垫 ２。
及 支座 等部 位 产 生 应 力［ 。因此 ， 卧式 压 力 容 器 １ ］ 在
的设计 过程 中 ， 鞍式 支 座 （ 称 鞍 座 ） 简 的设 计 与 附加
应 力 的确定 是设 计 的一个 重要 环节 ［ 。美 国机 械工 ２ ］
（． ５ ０ ）ｋ ／ 。压 力 容器 盛 满 液 体并 且 考 虑 ７ ８ ×１ 。 ｇ ｍ。
其 自重 。实 体 模 型 采 用 八 节 点 六 面 体 单 元 戈 分 网 』 Ｉ
格， 至少 ３层 用于压 力 容器 的厚 度 分析 ， ２层 用 于 鞍
但减 轻 了底座上 的压 力 。其 他 ５部分 的最 大应 力值 在 ４ 情 况下仍 然 保 持 不 变 。为 了进 一 步 的研 究 ， 种 所有 的角 度又重新 恢 复为原 始值 。图 ４曲线 呈 轻微 非线 性 ， 能是 由于 构 成 鞍座 的每 一 部 件采 用 单 独 可 分析所 导致 。虽 然鞍 座的整 体 在线 性 范 围 内 ， 单 但
果 如 图 ３所 示 ， １ ０ 从 ８０ ０个 网格 开始 ， 网格 开 始 精 密 ， 直 到 ２ ０ 一 ６５ ０个 网格 ， 力 容 器 中的 网格 才 有 压 足 够 的灵敏 度 。一旦 容 器 的收 敛性 确 定 ， 座 不 同 鞍 结 构 处 的网格将 逐 渐变 得 更 加 精 细 ， 到最 大 冯 米 直
关于有限元分析在超寿命压力容器安全评估中的应用
关于有限元分析在超寿命压力容器安全评估中的应用摘要：随着科学和技术的不断进步，很大程度地提升了压力容器的使用寿命，要想确保压力容器能够更好地使用，就应当分析超寿命压力容器的实际情况，并对其进行安全评估。
当前应用有限元分析方法，具有很好的实际应用效果和前景。
关键词：有限元分析；超寿命；压力容器；安全评估；分析有限元方法在工程领域中应用时间较长，随着科技的不断发展，推动了有限元的发展，因此这种方法受到了广泛的重视。
当前使用有限元的领域非常广泛，包含了工业、制造业、通讯业等，其中压力容器行业非常重视有限元，并且颁布了相关标准，这也标志着有限元应用上了一个新的台阶。
在进行压力容器设计时，不仅可以在结构上创新，也可以在形式上创新，从而在一定程度上打破了常规设计的束缚，但是在分析设计是否合理过程中，最为有效和实用的工具就是有限元分析，所以应当重视这种方法在超寿命压力容器和安全评估中的作用，才可以有效确保压力容器的使用安全。
1基本概念1.1有限元分析有限元分析方法主要是指，使用有限元的方法来进行静态和动态物理分析，这种方法当中的某一物体，或者是系统如果被分解，那么就是由多个相互连接，而且比较简单和独立点所构成的模型。
这种方法在实际使用过程中，由于独立点数量是有限的，所以被称为有限元。
使用这种方法对超寿命压力容器进行安全评估，要在特定的条件下进行计算。
1.2超寿命压力容器这里主要指的是超过了设计使用年限，或者是超过了规定的设计使用年限，仍在继续使用的压力容器。
超寿命使用的压力容器应当进行定期检查，对于无法进行定期检查的，建议立即停用，并依照相关规定进行处理。
1.3超寿命压力容器安全评估对压力容器进行安全评估，不仅符合相关规定要求，也确保了压力容器的使用安全。
对超寿命压力容器进行安全评估，主要是查看外表面是否存在裂纹，以及是否有变形、泄露、局部过热等现象，同时也要检查安全附件和螺栓状况，一旦发现问题要及时处理。
2压力容器安全评估2.1基本情况分析压力容器可以承装气体和液体，并且在内部和外部都会承装一定压力，是一种专用的密闭设备，尤其在工业领域当中应用非常广泛，这种设备对国民经济发展有着重要影响。
压力容器管板的ANSYS有限元分析
用ANSYS软件进行压力容器管板的有限元分析序言压力容器管板是压力容器重要部件，根据管板结构的特点，它直接影响着管箱的承压能力。
它的变形情况及应力分析对整个箱管结构的应力分析起着决定性的作用。
然而J摺佣解析法对压力容器管板所受的应力和应变情况分析，解析误差太大。
采用ANSYS有限元分析软件建立压力容器管板的有限元模型，加载求解进行应力场分析对算出压力容器管板的最大应力泣变，利用ANSYS的有限元分析和计算机图形学功能显示三维应力等值面应移等值面，从而为压力容器管板机构的优化分析提供了充分的理论依据。
1基本分过程1.1创建有限元模型本文选用一种U型管式的压力容器来建模，管板材料选用20MuMo 锻件。
球形封头材料16MnR，材料的弹性模量E=20E+05MPa.泊松比为03，密度为7.8t/m3，设计压力P=31.4MPa，许用应力为196MPa。
在压力容器的应力的分析中，压力容器部件设计关心的是应力沿壁厚的分布规律及其大小，可采用沿壁厚方向的校核线代替校核面。
另外由于压力容器是轴对称结构，所以可选其一半结构来建模。
为了节省时间和存储空间，而又不影响分析结果，根据其结构，略去一些细节。
其中管孔对于管板强度的削弱，可以采用有效弹性模量E1和有效泊松比V1的概念将管板折算为同厚度的当量无孔圆平板，因此管板区域分为两大部分，1区按等效圆板来处理，而2区按实际悄况处理。
根据相关文献得到E1=054F,V1=0360综上所述，所得简化后有限元分析模型如图1所示:图1有限元分析模型1.2网格划分通常ANSYS的网格划分有两种方法，即自由划分和映射划分。
自由划分网格主要用于划分边界形状不规则的区域，分析稍度不够高，但要求划分的区域满足一定的拓补条件。
奕淞」分网格主要适合与敖钡臼形体，分析精度高。
鉴于压力容器管板的结构特点，本文同时采用了这两种方法。
在非边界区域采用醉编寸网格划分，在边界区域及梢度要求不是很高的区域采用自由网格划分。
基于ANSYS的压力容器有限元分析及优化设计
317压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，广泛应用于煤化工生产领域。
煤化工生产作业环境苛刻，需要其外壳具备较高的强度，保护内部电子元器件不被损坏。
为验证压力容器的耐压性能，需根据其工作条件设计压力容器，将机器人安装在压力容器内部，对压力容器进行加压以模拟其高压工作环境，检测外壳的耐压性能是否符合要求。
本文基于国标 GB150-2011中关于压力容器的规定，完成压力容器的各项参数的计算取值。
利用 ANSYS 有限元仿真软件对其进行校核，对该压力容器工作状态下的应力及变形情况进行分析，判断其结构强度及 O 形圈的密封效果是否符合要求[1]。
1 压力容器参数化设计 对实际工况进行分析，根据要求完成压力容器的初步设计，结构如图 1 所示。
图1 压力容器三维模型该压力容器主要由两部分组成：压力舱和平盖，两个部件通过螺栓连接，平盖挤压压力舱端面上的 O 形圈完成密封。
由于采用水作为介质进行加压维持压力舱内压力处于预定值，压力容器需经常浸泡在水环境中，容易腐蚀生锈，会对密封结构造成破坏，且存在安全隐患，因此采用不锈钢完成该压力容器的设计和制造。
平盖所承受的应力较大，工作时容易产生较大变形导致 O 形圈密封失效，因此平盖需采用高强度不锈钢材料。
20Cr13是一种常用的高强度马氏体不锈钢材料，具有高抗蚀性、高强度、高韧性和较强抗氧化性，被广泛应用于制造各种承受高应力的零件。
基于20Cr13的优良性能，选用该材料用于平盖的设计和制造[2]。
与平盖相比较，压力舱承受应力相对较小，选用 304 不锈钢用于压力舱的设计和制造。
基于国标 GB150-2011 关于压力容器的规定，对压力容器各部分的参数进行计算如下：（1）壳体厚度计算： 圆筒厚度计算公式如下：[]c ii c P D −=φσδ2P（1）式中，σ为圆筒壳体计算厚度（mm）；p c 为计算压力（MPa）；D i 为圆筒内直径（mm），[σ]i 为壳体材料的许用应力（MPa），φ为焊接接头系数。