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。

2. 材料的特性

材料的特性是计算静态强度的关键因素。由于材料的本质特性

决定着它的机械性能，因此必须考虑材料力学特性。

3. 几何形状

容器的几何形状决定了它的结构和强度特性。在有限元模拟中，需要考虑容器的几何形状因素，如容器的形状和尺寸等。同时，

还要考虑容器的缺陷和异常形状。

通过有限元模拟，可以计算出容器在不同负载下的强度，同时

也可以对设计提供重要的参考。

第五章结论

在压力容器应用中，静态强度是一个非常重要的指标。基于有

限元分析的压力容器静态强度计算方法可以提供准确的分析结果，从而降低设计风险，提高产品质量。通过这种方法，可以考虑到

容器的一系列因素，从而更好地进行强度计算和结构优化。

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。 2. 材料的特性材料的特性是计算静态强度的关键因素。由于材料的本质特性决定着它的机械性能，因此必须考虑材料力学特性。 3. 几何形状

压力容器有限元分析

压力容器有限元分析摘要压力容器在化工生产中使用广泛，对于卧式容器的设计目前采用的标准规范主要有常规设计标准和分析设计标准。后者更详细的计算了容器及其受压元件的各种应力，并根据各种应力本身的性质予以分类，而采取不同的应力强度条件给予限制，体现了安全裕度的原则。有限元技术的发展，为分析设计提供了强大的计算工具。 1.工程背景和工作原理压力容器如今已广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、航天以及城建等部门，当前我国压力容器行业整体上依然保持这平稳健康的发展趋势。压力容器生产厂商非常之多，而它们在制造和使用过程中难免要产生缺陷。准确有效的评估压力容器的承载能力，做到既保证压力容器安全，又能提高经济效益，相关的力学问题是成功设计的重要部分[1]。本文以双支座卧式容器为例，采用ansys软件进行有限元应力计算，分析了容器的应力与变形，并对其进行应力评定。考虑到卧式容器的最大最大应力一般位于鞍座处及其附近，鞍座式支座的刚度将对此处局部应力产生很大影响，结构如下图所示。设计条件为：设计压力P(MPa): 0.8

设计温度T （℃）：<200 物料密度ρ（kg/m 3)：1000 鞍座为垫板、腹板组成的焊接结构，如下图所示，垫板周边与简体采用焊接连接。容器的尺寸数据如表1所尔。容器与封头材料采用16MnR ， [σ]200＝170MPa ，密度ρ＝7850kg ／m 3；鞍座材料为Q235—A ，[σsa ]200=111MPa ，弹性模量E ＝2.01×1011Pa ，泊松比γ=0.3。表1 双支座卧式容器结构参数 2.抽象模型和理论分析 2.1力学模型部件结构参数代表参数尺寸（mm ）筒体内径 Di 3600 鞍座间跨度 L 42000 公称厚度 Tn 26 壁厚附加量 Cj 1.0 封头半球形封头深度 H 1850 公称厚度 Thn 24 壁厚附加量 Cj 1.0 鞍座鞍座中心至封头切线距离 A 6800 鞍座中心至垫板高度 H1 500 鞍座中心至垫板高度 H2 1500 鞍座宽度 H3 1700 鞍座包角 Theta 135 垫板垫板宽度 c 760 垫板厚度 Td 40

压力容器有限元分析报告

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，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，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。二、设计基本参数如下表：

壁厚34 圆弧面直径18 封头厚15 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 1.筒体厚度

压力容器管板的有限元分析

基于ANSYS对压力容器管板的有限元分析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(https://www.360docs.net/doc/2c19364187.html,/view/5686105.htm)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: 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。四边形网格单元采用8节点的SOLID82.三边形网格单元采用6节点的SOLID Triangle 6node2。SOLID82有相容的位移形枕适用于曲线边界的建模。它们每个节点有三个自由度:沿结点坐标X.Y.Z方向的平动SOLID82有塑性、蠕变、应力强化、大变形和力立变的功能。在管板与封头联接出是立力比较集中，此处采用三边形网格加密。共有1265个单元，3994个节点。 1.3约束条件和施加载荷边界条件施加与工程实际是否吻合直接影响到分衫潞果的正确性、合理性。由于压力容器的应力分析是以线代替面，而且是取一半进行分析，所以在端面处施加X方向约束和管孔处

压力容器封头接管大开孔ABAQUS有限元分析

压力容器封头接管大开孔ABAQUS有限元分析摘要：在封头大开孔范围超出常规设计要求同时具有接管外载荷的情况下，通过ABAQUS对压力容器开孔接管区进行了有限元应力分析，得到了其受力特性和应力分布规律，并对其进行了应力强度评定。关键词：压力容器接管有限元分析强度评定一、引言压力容器是核工业、石油化工、轻工、电厂、化学化工、制药等工业生产中广泛使用的设备，由于各种工艺和结构上的要求，常常需要在压力容器上开孔并安装接管[1]。由于几何形状及尺寸的突变，受内压壳体与接管连接处附近的局部范围内会产生较高的不连续应力，引起开孔附近区域应力集中，在容器上造成局部高应力，从而影响容器的整体承载能力，该部位很有可能成为设备的破坏源，因此对开孔接管部位作详细的应力分析和强度评定是确保压力容器安全运行必不可少的内容。尤其在压力容器封头上的接管的结构更为复杂，开孔大小、位置以及受力情况往往超出了常规设计的范围。所以需要引入分析设计才能更好地确定封头上接管的安全性。为了揭示压力容器开孔接管区的受力特性和应力分布规律，笔者对某受外载影响的压力容器的锥形封头大开孔接管区进行了有限单元法分析并对其进行了应力强度评定。其分析过程和计算结果可为试验和生产提供一定的参考和依据。二、模型的有限元分析 1.分析情况简介由于常规设计中发现超出常规计算范围的接管情况，故对其结构采用有限元分析方法进行了静态应力分析与强度评定。该封头接管处的主要参数如表1.根据结构与载荷的对称性，取该结构的1/2进行分析，简图及分析中的取用尺寸见图1，分析工况见表2。 2.网格划分与加载考虑设备结构与载荷存在对称性，模型中采用了设备结构的一半，并施加力与力矩的载荷均为实际载荷的一半进行三维静态应力分析。采用ABAQUS软件进行分析。分析中取主轴为Y轴，设备的切面为X-Y面的右手坐标系。原点位于封头下表面的中心，见图2。模型中约束了对称面上的Z向位移，考虑到与结构连接的法兰具有较大的

基于有限元分析的机械结构强度评估

基于有限元分析的机械结构强度评估引言：机械结构的强度评估是工程设计中至关重要的环节。通过合理的有限元分析，可以准确预测结构在不同工况下的应力分布和变形情况，为优化设计提供依据。本文将探讨基于有限元分析的机械结构强度评估方法，并解释其原理与应用。一、有限元分析的基本概念有限元分析是一种重要的数值计算方法，通过把连续的物理系统离散为有限数量的子区域，将复杂的大问题转化为简单的小问题。在机械工程领域，有限元法被广泛应用于结构强度分析、疲劳寿命预测等方面。二、有限元分析的基本步骤 1. 建模与离散化：将要研究的结构划分为有限数量的有限元。通常采用三角形和四边形单元，较复杂的结构可以使用六面体或者四面体单元。 2. 边界条件与加载：确定结构的边界条件和加载情况。边界条件包括固定边界和自由边界，加载情况可以是静态加载、动态加载或者热加载等。 3. 材料性质与元件连接：为每个有限元分配适当的材料属性，例如弹性模量和Poisson比。同时，通过元件连接确定各个有限元之间的相互作用。 4. 求解与后处理：利用数值计算方法求解结构的应力分布和变形情况。通过后处理，可以得到关于结构强度和刚度的评估结果。三、常见的结构强度评估方法 1. 静力分析：用于评估结构在静态负载下的强度。通过施加静载荷计算结构的应力分布和变形情况，从而评估结构的承载能力。 2. 动力分析：用于评估结构在动态负载下的强度。通过施加动载荷计算结构的自然频率、模态形状和动应力等，从而评估结构的抗震能力。

3. 疲劳分析：用于评估结构在循环加载下的强度。通过施加循环载荷计算结构的疲劳寿命和疲劳裕度等，从而评估结构的耐久性。 4. 热力分析：用于评估结构在高温环境下的强度。通过考虑热应力和热变形等因素，评估结构在高温工况下的稳定性和安全性。四、有限元分析的应用案例以汽车发动机缸盖的强度评估为例，展示有限元分析方法在实际工程中的应用。汽车发动机缸盖作为关键部件，必须具备足够的强度和刚度，承受来自汽缸压力和温度的挑战。通过有限元分析，可以优化缸盖的结构和材料，提高产品的可靠性和可用性。五、有限元分析的优缺点有限元分析作为一种数值计算方法，具有以下优点：能够模拟和预测结构在不同加载条件下的应力变形情况；能够为结构的优化设计提供有效的依据；能够降低实验成本和时间。然而，有限元分析也存在一些缺点，如计算结果的误差受到网格划分和材料模型的影响，并且需要在具备较高专业知识和经验的人员指导下进行。结论：基于有限元分析的机械结构强度评估方法为工程设计提供了准确可靠的预测手段。通过合理应用该方法，可以优化设计、降低实验成本和改善工程质量。然而，在实际应用中，仍然需要不断完善和改进，以满足复杂结构和多载荷工况下的评估需求。

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析

基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种使用有限元方法对压力容器进行分析与设计的方法。压力容器是一种广泛应用于工业领域的设备，常用于存放和传输气体、液体和蒸汽等物质。有限元分析可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。压力容器一般由内外两个接触面构成，分别为容器内壁与容器内部介质、容器外壁与外界环境的接触面。在分析过程中，需要考虑接触面之间的压力传递和应变分布，以及接触面的摩擦力和接触状态的变化。有限元接触分析可以通过对接触面施加约束、定义摩擦系数和设置非线性接触模型来模拟接触行为。在进行有限元接触分析前，首先需要对压力容器进行建模。建模的关键是确定容器的几何形状、材料特性和边界条件。对于复杂的容器结构，可以采用3D模型进行建模，而对于简单的容器结构，可以采用轴对称或平面模型进行简化。建模完成后，需要定义材料特性和边界条件。材料特性包括弹性模量、泊松比和屈服强度等，这些参数对于容器的应力分布和变形情况有重要影响。边界条件主要包括容器的载荷和约束条件，如内外压力、温度等。接下来是网格划分和单元类型的选择。网格划分是将容器的几何形状划分为一系列小区域的过程，划分得越细密，模型越准确，但求解时间也会增加。在划分时需要注意接触面的网格划分，以保证接触面的连续性。

完成网格划分后，可以进行接触分析。ABAQUS提供了多个接触模型，如节点对接触、面对接触和面对面接触等。其中最常用的模型是面对面接触模型，可以通过定义摩擦系数和接触状态来模拟接触行为。接触分析完成后，可以进行后处理，包括应力、应变和位移的计算和分析。对于压力容器的接触分析，关注的主要是接触面的接触压力和应力分布，以及容器的变形和破坏情况。通过模拟不同工况下的接触行为，可以评估容器的安全性和使用寿命。综上所述，基于ABAQUS的压力容器有限元接触分析是一种有效的分析和设计方法，可以帮助工程师预测容器的应力分布、变形和破坏情况，从而提高容器的设计质量和安全性。

基于有限元ANSYS的压力容器应力分析报告

基于有限元ANSYS的压力容器应力分析报告压力容器是一种常用于储存和输送压力液体或气体的装置，广泛应用于石油化工、食品、制药等领域。为了确保压力容器的安全运行，需要进行应力分析以评估其承载能力和稳定性。本报告基于有限元分析软件ANSYS对压力容器进行应力分析，并对分析结果进行评估和讨论。首先，我们建立了压力容器的三维模型，并进行了网格划分。划分后的网格密度与几何形状和应力分布的精确性之间存在着较好的平衡。然后，我们引入适当的材料属性和加载条件，包括材料的弹性模量、泊松比和压力载荷等。在应力分析过程中，我们采用了线性静力学分析方法，忽略了材料的非线性和温度效应。通过ANSYS分析，我们得到了压力容器的应力分布。在分析结果中，我们关注了以下几个关键点：容器壁的最大应力值、应力集中区域以及容器的变形情况。对于容器壁的最大应力值，我们与容器的材料强度进行对比。如果最大应力值超过了材料的屈服强度，那么就存在破裂的风险。因此，我们在报告中给出了最大应力值与屈服强度之间的比较结果，并进行了评估和建议。另外，我们还对应力集中区域进行了分析。应力集中区域常常是压力容器的弱点，容易发生应力集中导致破裂。通过分析，我们可以确定是否存在应力集中区域，并评估其对容器强度和稳定性的影响。如果应力集中区域存在问题，我们将提出相应的建议和改进方案，以提高容器的安全性。最后，我们对压力容器的变形情况进行了分析。容器的变形会影响容器的结构稳定性和尺寸精度，因此需要进行详细的分析和评估。在报告中，我们将给出容器的变形结果，并对其进行评估和讨论。

综上所述，本报告基于有限元分析软件ANSYS对压力容器进行了应力分析，并对分析结果进行了评估和讨论。分析结果可以帮助我们了解容器的承载能力和安全性，并提出相应的改进建议。通过此报告，可以为压力容器的设计和使用提供参考和指导。

基于有限元ANSYS压力容器应力分析报告

基于有限元ANSYS压力容器应力分析报告ANSYS是一种力学分析软件，可以用于进行结构分析、流体分析、热传导分析等。其中的有限元方法（Finite Element Method，FEM）可以用于进行压力容器的应力分析。压力容器广泛应用于许多工业领域，如石油化工、能源、航空航天等。在使用过程中，为了保证其安全性和可靠性，需要进行应力分析。有限元方法是一种常用的分析方法，它将复杂的结构离散成一个个小单元，通过求解每个小单元的力学方程，并考虑单元之间的边界条件，最终得到整个结构的应力分布。首先，要进行有限元分析，需要进行前处理。这包括几何建模、网格划分和边界条件的设定。在几何建模方面，可以使用CAD软件进行建模，生成容器的几何模型。然后，将几何模型导入到ANSYS中，进行网格划分。网格的划分越细密，结果的精度越高，但同时计算量也会增加。最后，需要设定边界条件，如内部压力、外部约束等。这些边界条件对结果影响较大，需要经验和工程实践的支持。完成前处理后，可以进行力学分析。这包括加载和求解。首先，需要加载边界条件，如对容器施加压力载荷。然后，通过求解有限元方程组，得到各个单元的应力分布。有时还需要进行后处理，如计算最大应力、变形等。在有限元分析中，应力分析是其中一个重要的部分，通过分析得到容器在承载工况下的应力分布情况，可以评估其安全性，判断是否需要进行结构优化或材料改进。在报告中，应该包含对容器应力分析的详细介绍和结果分析。首先，介绍压力容器的基本情况，包括几何参数、材料性质、工况要求等。然后，

介绍有限元模型的建立过程，包括几何建模、网格划分和边界条件设定。接下来，介绍加载和求解过程，包括加载的方法和求解器的选择、收敛性的评估等。最后，分析和讨论应力分析的结果，包括最大应力点的位置和数值、应力分布等。除了应力分析，有限元方法还可以用于其他分析，如热应力分析、疲劳寿命分析等。可以在报告中加以介绍，并对这些分析结果进行分析和讨论。总之，基于ANSYS的有限元方法是进行压力容器应力分析的一种常用方法。通过该方法可以对容器在承载工况下的应力分布进行分析和评估，以确保其安全性和可靠性。在报告中，需要对应力分析的过程和结果进行详细的介绍和分析，以便于读者理解和判断容器的工作状况。

基于有限元分析的结构强度优化设计研究

基于有限元分析的结构强度优化设计研究在工程设计过程中，结构强度是一个非常重要的指标。当结构强度不达标时，不仅会影响工程的使用寿命，还会给人们带来安全隐患。因此，在工程设计中，如何提高结构强度是一个非常重要的问题。而在这个问题的解决过程中，有限元分析这个工具的应用是非常重要的。有限元分析是一种数值计算方法。它能够将有限的时间、空间、物理量等因素都纳入考虑范围内，从而得出一个比较准确的结论。在工程设计领域中，有限元分析被广泛应用。其基本原理是将结构分成许多微小的部分，每个小部分用一个有限元代表。通过对这些有限元进行计算，得出整个结构的性能指标。可以通过有限元分析来分析结构的强度。在进行强度分析时，需要输入一些初始参数，比如材料的弹性模量、泊松比、密度等，以及结构的尺寸、载荷方向、加载的位置等。通过这些参数，有限元分析的计算过程会给出一些特定的数据，比如结构的应力、应变、变形等。在有限元分析过程中，涉及到的一些指标比如最大应力、应变等可以用来判断结构的强度是否达标。如果最大应力超过了材料的极限。就意味着结构存在强度问题。在这种情况下，需要重新设计结构，也就是要做结构强度优化。

结构强度优化是指在满足结构功能的前提下，尽可能地提高结构的强度。有限元分析在结构强度优化中应用非常广泛。通常来说，结构强度优化分为两个部分：结构参数优化和材料优化。在结构参数优化方面，有限元分析可以用来研究不同结构参数对结构强度的影响。比如，可以通过有限元分析来研究杆件截面大小、墙板厚度等参数对结构强度的影响，找到最优的设计参数。在材料优化方面，有限元分析可以用来研究不同材料对结构强度的影响。比如，可以通过有限元分析来分析不同钢材的力学特性，找到最合适的材料。在进行结构强度优化时，有限元分析计算的结果往往需要进行验证。这个验证的方法就是通过实验来对结构进行测试，进而验证有限元分析的计算结果是否正确。如果两者结果相近，则说明计算结果可靠。当然，在结构强度优化中，有限元分析只是一个工具。在实际工程设计中，还需要充分考虑其他的因素，比如成本、施工难度等。只有综合进行考虑，才能得到一个既经济又实用的结构设计方案。总之，有限元分析在结构强度优化中的应用非常广泛。通过有限元分析，可以找到最优的设计参数和材料，提高结构的强度，

压力容器及有限元分析-2

ASME压力容器及其有限元分析压力容器，英文：pressure vessel，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、换热容器和分离容器均属压力容器。压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、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。 ASME压力容器设计意味着计算方法是按ASME第8卷中的规则和计算方法进行设计和计算，不一定要选用ASME材料，除非和客户签订的技术协议里特别注明需要使用ASME材料，容器的管路当然也是要按ASME的要求。由于产品的安全性和经济性的要求，有限元分析应用需求是最广泛的。根据标准的要求，设计者可以借助有限元来解决容器的结构强度、稳定性及寿命（疲劳）的设计问题。压力容器的主要特点结构形式：压力容器主要的结构形式为回转壳，当然最典型的是柱壳（常称为筒体）和球壳（球罐和封头等）。常见的结构主要特点是：开孔、支撑、加强构件等；壳体的厚度远小于壳体的曲率半径；结构不规则；异种材料连接等。根据其结构形式的主要特点和用途还可以进一部分类为：塔式容器、卧式容器、换热器、球罐等。载荷形式：

1) 压力：这是最重要的载荷形式，包括内压和外压； 2) 热载荷：主要是由于温度梯度引起来的热应力； 3) 力和力矩：设备管道传给设备的外力，附加载荷等 4) 地震：设备的地震也是必须考虑的问题； 5) 风载荷：对于一些塔式容器和球罐，风载荷也是主要考虑的载荷； 6) 雪载荷：对我国北方地区的室外容器；求解模式：静力，动力，屈曲，疲劳，线弹性，弹塑性，非线性，接触等压力容器的分类一、按设计压力分类： 1、低压（L）0.1MPa≤P＜1.6 MPa 2、中压（M）1.6 MPa≤P＜10 MPa 3、高压（H）10 MPa≤P＜100 MPa 4、超高压（U）P≥100 MPa 二、按工艺过程中的作用分：

压力容器设计计算

压力容器设计计算设计计算是指针对压力容器进行强度、刚度等方面的计算，以确保其在使用过程中能够满足安全性能要求。下面就压力容器的设计计算进行详细说明。 1.压力容器类型压力容器包括储气罐、储罐、反应器、换热器等。根据容器的结构形式和受力状态，常见的压力容器可分为球形容器、圆筒形容器、圆锥形容器等。在设计计算前，首先要明确容器的类型和工作条件，并根据相关的设计规范进行设计计算。 2.材料选用压力容器的材料选用应符合使用要求，常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。材料的选择应考虑容器的工作温度、压力、介质性质以及成本等因素。 3.强度计算强度计算是压力容器设计计算的重要部分，其目的是确定容器结构的截面尺寸和厚度，并验证容器在工作过程中的受力情况是否满足强度要求。常用的强度计算方法有解析法和有限元法。解析法是根据容器的受力情况和强度假设，采用应力分析和变形分析的方法进行计算，常用的强度假设有平面假设、轴对称假设和薄壁假设等。有限元法是一种基于数值计算方法的强度分析方法，通过将容器离散为有限数量的小单元，建立数学模型，进行应力-应变计算。有限元法准确性高，适用于复杂的结构计算，但计算量较大。

4.刚度计算刚度计算是指计算容器在受力情况下的变形程度，以评估容器结构的刚度是否满足要求。常用的刚度计算方法有理论计算和试验验证。理论计算是通过分析容器的受力状态和变形特点，采用力学理论进行计算。常见的理论计算方法有弹性力学理论、有限元法等。理论计算具有快速、准确的优点，但需要准确的边界条件和材料性质参数。试验验证是通过实验测试容器的变形情况，以验证计算结果的准确性。试验验证通常采用模拟工作条件的方法，比如施加压力进行爆破试验、进行水压试验等。 5.安全系数计算安全系数是指容器设计强度与实际强度之比，常用于评估容器在工作条件下的安全性能。安全系数的计算应根据不同的设计规范进行，通常根据容器的材料、结构形式和工作条件等因素确定。 6.等热计算等热计算是指计算容器在工作过程中的热力变化和传热性能。等热计算通常包括容器的温度分布计算、传热方式选择、换热面积计算、材料热导率计算等。等热计算的目的是确定容器的换热性能是否满足工艺要求。以上是关于压力容器设计计算的一些基本内容。设计计算应遵循相关设计规范和安全标准，确保压力容器在使用过程中能够满足安全性能要求。

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ANS YS勺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ANS YS勺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①700立式储罐，其手孔的直径为①88, 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：

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 1.筒体厚度

压力容器与切向接管结构应力三维有限元分析及强度评定

压力容器与切向接管结构应力三维有限元分析及强度评定王定标;魏新利;向飒;郭茶秀;刘宏【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2005(015)004 【摘要】采用三维有限元方法对压力容器与接管切向连接部位进行了应力分析,获得了该部位的应力分布信息,并与正交接管连接结构形式的应力分布进行了比较.计算结果表明,采用压力容器的切向接管连接结构,使连接区域及其附近区域的应力分布复杂化,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交接管开孔连接结构形式相比,采用压力容器切向接管连接结构,其连接部位的应力分布更趋复杂化,有更明显的应力集中现象.另外,本文还详述了采用JB4732-1995应力分析设计标准对压力容器与接管切向连接结构进行强度评定的方法. 【总页数】5页(P29-33) 【作者】王定标;魏新利;向飒;郭茶秀;刘宏【作者单位】郑州大学化工学院,河南,郑州,450002;郑州大学化工学院,河南,郑州,450002;郑州大学化工学院,河南,郑州,450002;郑州大学化工学院,河南,郑州,450002;郑州大学化工学院,河南,郑州,450002 【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5

【相关文献】 1.加热炉接管的三维有限元分析及强度评定 [J], 陶文亮 2.内压圆筒上矩形大开孔接管三维有限元分析与强度评定 [J], 陈玉博;李志安;戴玉龙 3.带有接管的椭圆形封头结构应力分析及评定 [J], 张薇 4.球壳大开孔内伸接管结构应力强度评定 [J], 李昕;高炳军;王俊宝 5.侧线进料三通接管结构应力强度评定 [J], 田海晏;张卫义;孙晨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

压力容器设计和计算机计算

压力容器设计和计算机计算在进行压力容器设计时，首先需要明确设计目标和具体要求，包括所需承受的工作压力、温度、材料强度、容积等。根据这些要求，设计者可以选择合适的材料，一般工程中常用的材料包括钢和复合材料等。在选择材料时，需要考虑其耐压强度、耐蚀性、耐磨损性等特性。根据所选材料和容器形状，设计者需要进行计算以验证容器的强度安全性。计算的过程通常包括以下几个方面： 1.壁厚计算：根据设计规范和容器尺寸，通过应力分析推导出恰当的壁厚，以保证容器的安全性。一般常用的规范包括ASME规范、GB150国家标准等。 2.焊缝计算：对于由多个壁板组成的容器，需要计算焊缝的强度，以保证焊缝的安全性。焊缝的计算通常采用焊缝有效截面或焊缝强度的计算方法。 3.支承计算：压力容器在工作过程中需要支承，支承结构的设计需要考虑容器的压力、容量以及受力分布等因素。根据这些因素，设计者需要计算支承结构的强度和刚度，以保证容器的稳定性。 4.泄漏和裂纹计算：容器在工作过程中可能出现泄漏或裂纹等问题，需要进行相应的计算以评估容器的安全性。泄漏计算通常采用流量方程和有限元方法，裂纹计算则通常采用弹性力学和断裂力学理论。计算机在压力容器设计中的应用主要体现在以下几个方面：

1.三维建模与仿真：计算机辅助设计软件可以方便地进行容器的三维建模和可视化展示，并进行各种物理仿真分析。通过仿真，可以模拟容器在实际工作环境中的受力分布和变形情况，从而优化设计。 2.强度计算与优化：计算机软件可以进行快速准确的强度计算，包括壁厚计算、焊缝强度计算等。同时，还可以进行参数化设计和优化，自动调整容器的几何形状和尺寸，以满足设计要求。 3.受力分析与验证：计算机软件可以进行受力分析和验证，例如静态和动态承载能力、稳定性等。通过计算机的辅助，可以更加客观地评估容器的安全性。 4.材料选择与性能评估：计算机软件可以提供大量的材料数据库和性能评估工具，帮助设计者选择合适的材料，并评估其在特定工作条件下的性能。总之，压力容器设计和计算机计算密不可分。设计者在进行压力容器设计时，可以借助计算机辅助设计软件进行三维建模、仿真分析和强度计算，以提高设计效率和准确性。同时，计算机软件还可以帮助设计者进行参数化设计和优化，优化容器的几何形状和尺寸，提高容器的性能和安全性。

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。 1.筒体厚度因P c =2.97MPa<0.4KS m =0.4×1×134.8=53.92MPa ，故选用JB4732-95公式（7-1）计算筒体厚度：计算厚度： c m i c P KS D P -= 2δ=97 .28.134********.2-⨯⨯⨯=44.56mm

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。

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。 1.3应力分析结果

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。

计算厚度： c m i c P KS D P -=2δ 设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ34mm 有效厚度：12C C n e --=δδ 2.椭圆形封头厚度标准椭圆封头计算厚度： 0165.0⨯=i R δ 设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ18mm 有效厚度：12C C n e --=δδ 3.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 2.01e11，prxy为0.3