LNG罐式集装箱的应力分析

LNG罐式集装箱是陆路运输天然气的主要设备,由于运输介质的特殊性,对该类集装箱的强度和应力要求较高。文中应用有限元分析法,得到LNG罐箱在环境温度下、考虑动态惯性力的影响时,其内筒、外筒、内外筒支撑、外筒加强圈以及框架的应力水平及位移情况,并根据标准规范要求判定整体结构设计是否合理及结构强度是否满足要求。     

带N型管箱换热器中筒体厚度对管板设计厚度的影响

对于带N型管箱的固定管板换热器,管板与两侧筒体直接焊接;文章从基本原理入手,考察管板周边区域的受力情况,分析了筒体厚度对旋转刚度参数Kf及管板边缘支撑条件的作用;区分壳程带与不带膨胀节两种情况并结合换热管加强系数K的调整,文章通过八个算例来分析圆筒厚度变化对管板内径向应力分布以及极值的影响.由于壳程筒体的轴向刚度与其自身厚度有关并会直接影响到管板的设计厚度,文章分析了这一影响规律并提出了壳程筒体由不同厚度段组成时的轴向刚度计算.     

压力容器非径向斜接管开孔补强研究

压力容器由于工艺需求,需要设置非径向倾斜接管,使用常规设计软件无法计算。运用ANSYS有限元分析软件对压力容器筒体上的非径向倾斜接管结构进行应力分析,对接管与设备连接区应力线性化处理,获得了压力容器接管连接区应力分布,结果表明筒体上非径向倾斜接管开孔补强合格。     

超载水压试验泄漏筒体开裂分析与安全性能评估

某石化厂一台新建的芳烃抽提二甲苯塔进行水压试验时压力超载,造成设备筒体开裂、部分内支撑圈和外加强圈断裂、筒体产生塑性变形等损伤。通过对该设备的全面检验和分析评估,认为更换了其中的5个筒节后其整体安全性能尚能满足使用要求。通过事故分析,提出制造过程中应使内支撑圈的对接焊缝避开与筒体之间的角焊缝,以防止支撑圈的对接焊缝开裂扩展到筒体。     

盾构机异形筒体有限元设计分析

盾构机是工作在地铁以及地下隧道的重要工具之一。盾构机的外形结构不规则,类似异形筒体结构。综合运用结构设计建模软件Solidworks和有限元分析应用软件ANSYS,对不同筒体厚度的异形筒体进行应力计算,对危险区域的局部薄膜应力以及一次加二次应力的安全性做出评定。结合实例进行了结构强度与异形截面参数的关系拟合,危险区域的一次加二次应力值没有超过材料的许用应力值,验证了结构强度符合设计要求,异形筒体的厚度明显变小,避免了在设计时考虑安全问题而使设计厚度过大,解决了筒体厚度设计保守问题,减少了生产制造的浪费,可为工程分析以及理论设计等提供参考依据。     

2000m超深水水下分离器承压结构强度分析

以2 000 m超深水卧式重力分离器承压结构为研究对象,依据分离器危险工况建立了参数化精细模型,探讨了分离器强度校核方法。在静力分析确定分离器局部危险位置的基础上,在危险位置对总体应力进行分析并参照压力容器相关标准的相应限制对各当量应力进行校核,计算了分离器的结构强度;分析了手孔壁厚、接管壁厚及支座形式等结构因素对分离器整体强度的影响。分析结果表明,增大手孔及接管厚度将会减小手孔及接管处应力,但对分离器其余部分应力基本无影响;当支座采用倾斜支撑形式时会产生巨大应力导致支座破坏,但塑性流动基本不会影响筒体应力场,支座形式对筒体强度基本无影响,设计分离器支座时应优先选用竖直支撑形式。     

简体接管边缘应力区局部减薄处应力特征

参考《压力容器定期检验规则》第40条,采用有限元方法计算了筒体接管边缘应力区局部减薄处的应力分布,得到了局部减薄处凹坑的尺寸与位置对应力的影响趋势,讨论了应力集中系数随尺寸变化的规律,为筒体接管边缘应力区局部减薄处的强度评定提供了一定的计算依据。     

延迟焦化装置原料油缓冲罐腐蚀原因分析及对策

某炼油厂1.60 Mt/a延迟焦化装置原料油缓冲罐在2016年大检修时发现局部筒体壁厚减薄严重。通过综合分析得出,缓冲罐筒体壁厚减薄主要原因是罐内减压渣油硫含量不断上升使筒体发生低温H_2S-HCl-NH_3-H_2O腐蚀和液面长期波动造成筒体冲刷腐蚀。结合工艺和设备特点,提出了材料升级、工艺防腐蚀等改进措施。     

基于Ansys的大直径压力容器筒体与封头对接焊缝应力分析

大直径压力容器筒体与封头的对接环焊缝及附近区域是压力容器设计、制造及检验等环节重点关注的部位,由于封头与筒体连接部位存在环焊缝,与本体材料相比,焊缝的自身缺陷使其承载强度存在不足,加之筒体与封头几何结构的差距,使得环焊缝区域产生边缘应力,本文通过对封头和筒体进行三维建模,然后用Ansys软件对边缘处进行薄膜应力及弯曲应力分析,为压力容器的设计提供了理论依据。     

压力容器含裂纹接管过渡区有限元分析及优化

针对压力容器服役过程中因应力集中而形成裂纹的问题,运用有限元软件仿真计算压力容器接管过渡区裂纹尖端应力强度因子和最大等效应力。通过改变接管尺寸、焊接不同厚度补强圈或翅片,比较其对Ⅰ型应力强度因子K_I及最大等效应力的影响。结果表明,增大接管壁厚和内、外过渡圆角直径,减小接管开孔尺寸,焊接补强圈或翅片均可一定程度上减小K_I及最大等效应力;增大内过渡圆角直径的效果较增大外过渡圆角直径的效果更好;补强圈与筒体厚度比存在最佳值,厚度比为0.35时K_I及最大等效应力最小;焊接翅片可有效降低K_I及最大等效应力。     

大型双层壳体卧式容器加强圈设计

根据双层容器的结构特点,把加强圈设置在内容器内,通过垫板同时支撑内、外壳体。根据内、外容器的工况变化,分别计算了内、外容器受外压和防止鞍座处筒体出现扁塌所需加强圈的惯性矩,进行叠加得到了双层容器鞍座上加强圈所需最大惯性矩,根据最大惯性矩设计了加强圈。简要介绍了大型双层壳体卧式容器的制作过程。     

中海油陵水气田首台高压收球筒分析设计

在石油运输管道建设与维护中,清管作业十分关键。收球筒是管道清管作业中必不可少的设备,其壳体接管开孔区域是承压薄弱部位,最易发生破坏。采用ANSYS17.0有限元分析软件,根据收球筒的主要设计条件和结构参数,按照JB 4732—1995 《钢制压力容器——分析设计标准（2005年确认）》的规定,对中海油陵水气田首台高压收球筒壳体多个开孔区域的主要受压元件进行应力分析与强度评定。结果表明,分析设计的高压收球筒满足应力强度评定要求,符合工程项目验收条件。     

压力容器切向开孔接管区的应力分析设计

对压力容器切向开孔接管区进行三维有限元分析,获得了容器筒体、接管及其连接部位的应力分布信息,并与压力容器正交开孔接管连接结构的应力分布进行了比较。根据JB4732分析设计标准对压力容器切向开孔接管进行了强度评定。结果表明,压力容器切向开孔接管产生明显的应力集中,且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;与压力容器正交开孔接管相比,压力容器切向开孔接管的应力分布更趋复杂,有更明显的应力集中,但切向接管的强度足够,满足安全要求。     

带内伸接管加强圈补强结构应力分布

针对带内伸接管加强圈补强结构的圆柱形内压容器 ,以DXF格式文件为中介 ,用数学方法自动生成的有限元计算模型进行了三维线弹性有限元应力分析 ,得到了内压圆柱壳带内伸接管加强圈补强结构的应力分布规律。在接管与筒体相贯线最低处筒体内壁上的当量应力最大 ,应该作为设计中的主要控制参数。分析结果为带内伸接管加强圈补强结构的设计提供了依据     

车载LNG储罐外筒体内部加强圈结构优化

装载质量最大化是车载LNG储罐研究发展的重点方向之一。针对实际运行中罐车的受力情况,用新型翅片夹芯结构加强圈代替原角钢加强圈。通过遗传算法对夹芯结构的翅厚、翅高、翅宽、上下板厚度与宽度进行优化分析,采用有限元方法分析了不同工况时板翅式夹芯结构对外筒体强化作用下LNG储罐总体及局部应力分布的影响。结果表明,在相同的加强圈高度条件下,与角钢加强圈相比,新型加强圈不但能保证罐车的安全运行,而且使外筒体上的应力分布更加合理。改变约束条件进一步优化的结果表明,在保证罐车安全运行条件下,优化的新型加强圈的高度可以降低40mm,车载LNG罐车装载体积增加了约1.8m3,提高了运营效率、降低了运输成本。     

压力容器非径向开孔结构的应力分析和强度评定

压力容器在开孔区域的结构不连续性,使得开孔处会出现应力集中现象,导致局部高应力区。开孔形状对局部应力分布有直接影响。文章采用ANSYS Workbench有限元软件,对压力容器筒体上3种形式的尺寸和位置均相同的非径向开孔结构(即矩形、带圆角矩形和带圆角平行四边形开孔)进行应力分析和强度评定。结果表明:矩形开孔的结构强度最差,带圆角平行四边形结构次之,带圆角矩形结构受力最好。同时可以看出,带圆角矩形开孔的最大等效应力最小,最大变形量与平行四边形相当,体现出圆角矩形开孔的优越性。可为压力容器非径向开孔设计提供一定的参考。     

多层包扎高压容器端部结构设计与应力分析

多层包扎压力容器中由于球形封头与筒体连接处有壁厚突变,在此区域将产生很大的应力集中和边缘应力,因此多层包扎式高压容器的端部结构是设计中须认真考虑的问题。参照ASME规范设计了3种多层包扎筒体与球形封头连接结构,并利用ANSYS软件提供的接触单元建立了相对应的有限元模型。通过将有限元计算值与理论计算值对比,验证了该模型的可行性。文章分析了3种结构的应力分布情况,指出了最适宜的连接结构为(b)结构,并对(b)结构进行了应力强度评定,结果表明该结构满足强度要求。     

卧式夹套反应器加强圈的设计分析

在化纤工业中,经常要遇到卧式夹套釜（如图１所示）,即在卧式圆柱筒体之外,设置一层热媒夹套,特别是热媒为气体时,夹套对内壳的加强支承作用十分有限。为了增强筒体强度与刚度,往往在其中央和支承处设置加强圈。图１　夹套釜结构示意图　　加强圈的截面型式一般如图２所示。加强圈对Ｘ－Ｘ的转动惯量为ＩＸ－Ｘ。加强圈贴焊于内筒之外,其外缘与夹套连接。图２　加强圈截面型式示意图由于反应器内的反应（工作）压力ｐｏ大多低于夹套压力ｐｋ,此时内筒受外压作用,夹套受内压作用。如图１所示,中央加强圈一般只起刚性加固作用,当反…     

基于ANSYS的中压反应器封头局部应力计算与强度分析

应用ANSYS软件对中压容器筒体与封头的连接区应力分布进行有限元分析。分析以通常仅受内压的情况为基础,在封头处加2个支座,对支座施加一定的外载荷,研究施加压力、拉力和力矩的作用对支座与封头连接处不连续区应力及其对筒体和封头连接部位的应力的影响。结果表明,由于几何结构的不连续,最大应力出现在筒体和封头的连接部位,支座与封头的连接处也会出现应力集中,但该部位产生的最大应力与筒体和封头连接部位的最大应力相比较小,且对筒体和封头的连接部位的应力分布影响不大,即其封头上可安装支座来承受一定的外载荷。     

PSA装置吸附塔筒体疲劳失效分析及对策

某公司PSA装置吸附塔仅投用2年就出现多台吸附塔疲劳开裂的现象,通过对吸附塔开裂原因的综合分析,认为设备运行时所产生的交变应力使筒体保温支撑圈承受应力集中是造成疲劳开裂的主要原因,建议采取去除筒体保温支撑圈的结构改进方案和裂纹补焊修理的修复方案,使其恢复了使用要求。