基于ANSYS Workbench压力容器开孔处应力强度比较

压力容器筒体上开有各种工艺管孔,对于有外载荷的接管经常需要校核开孔处局部应力。本文就接管开孔至邻近封头的不同距离,通过ANSYS WORKBENCH分析,对开孔处应力强度的影响进行比较。     

钢筋混凝土烟囱温度应力浅析

钢筋混凝土烟囱在使用过程中表面常出现裂缝,有的裂缝宽度大大超过了规范允许的限值,影响正常使用。本文采用有限元仿真软件Ansys对钢筋混凝土烟囱进行温度应力分析,研究筒壁在高温烟气作用下的应力分布规律及其裂缝产生原因,采取预防措施,进一步优化设计。     

一种卡箍连接器非标准法兰筒体壁厚设计与校核方法

跨接管端部的水下连接器是水下油气生产系统的关键连接设备。法兰筒体作为水下连接器密封机构中的关键零部件,其结构强度计算与校核是水下连接器工程设计中的重要环节。以一型卡箍式水下连接器的法兰筒体为研究对象,考虑到其结构属于一种有别于现有规范的非标准法兰结构,提出了一种应力计算和校核的方法,解决了无法直接使用标准规范设计的难题。该方法将法兰筒体简化假设为长梁结构,依据受力特点建立力学分析模型,基于弹性地基梁理论求解剪力和弯矩共同作用下危险截面的等效弯矩,并计算出截面应力分量,建立相应的强度校核准则,以此进行壁厚的设计和计算。该方法的提出和应用是对标准法兰筒体壁厚设计方法的补充,可为同类问题的解决提供参考方案。     

多层包扎式高压容器的强度计算

本文研究了多层包扎式高压容器筒体予加应力的计算方法。建议以筒体内外壁同时进入屈服为出发点来设计筒体及改进包扎工艺,以提高容器的弹性承载能力。建议引入从试验得出的当量导热系数来计算筒壁温差及设计高温热容器,以代替目前套用绕带容器计算筒壁温差的经验公式。根据国内外的爆破试验结果,归纳出计算多层包扎容器爆破压力的实验式。最后,用实验数据校核了予加应力的计算方法,两者基本上是吻合的。     

套箍式容器的当量壁厚和一种设计程序

本文介绍双层热套式套箍容器的强度特性。通过简单计算、应力测量和强度试验的方法比较单层筒与套箍筒的性能,从而引出套箍筒当量壁厚S。的概念。当环沟宽度不大于内筒壁厚时,运用S。可以不计环沟、套合残余应力和界面摩擦力的影响,而以一定精度估算套箍容器的应力、屈服压力和爆破压力。此外,还推荐了一种简便实用的设计程序。     

储罐大脚焊缝裂纹裂尖应力强度因子研究

储罐大角焊缝附近的应力水平最高,此处裂纹最为危险。为了研究该位置裂纹的断裂性能,利用有限元软件ANSYS提出了简化的储罐模型,并在简化模型基础上建立二维和三维裂纹模型,进行了大量的数值模拟,基于断裂力学知识计算了裂纹最深处的应力强度因子值,并且与规范GB/T 19624—2004和文献的计算结果进行对比,并进一步分析了裂纹位置及尺寸对应力强度因子的影响。研究结果表明,规范的方法与文中模拟的结果吻合良好;当底板裂纹与焊趾的距离超过12mm时,不必考虑焊趾放大系数;对焊趾位置所在截面的应力线性化结果不再适用于公式计算应力强度因子;当裂纹深度超多5mm时,有限元方法收敛性差,结果不再准确;深度方向垂直于构件表面的裂纹,最深处的应力强度因子最大。     

水套加热炉燃烧传热特性模拟研究

对水套加热炉燃烧传热特性进行了模拟研究,利用数值方法模拟了水套加热炉火筒内天然气燃烧过程,分析了火筒和烟管内温度场的分布规律及不同壁温下火筒、烟管和烟囱的温度变化趋势。分析表明,该水套加热炉火焰主要集中在火筒中后部,烟管与管板连接处属于压力薄弱区易烧穿,应采取措施,提高排烟温度,避免后烟箱腐蚀穿孔。     

接管与筒体壁厚比对压力容器大开孔应力的影响

针对压力容器筒体上开有大直径孔后,其接管与筒体的相贯区会有高应力集中产生这一问题,采用有限元数值计算方法分析了接管与筒体的壁厚比对大开孔周边应力的影响规律。分析结果表明较小的壁厚比会加剧相贯区的局部塑性行为,随着壁厚比的增大,同一部位的应力集中会迅速衰减,但沿着筒体和接管的轴向长度,各壁厚比的应力集中分别在Z/R为1.75和x/r为0.7的范围内衰减到同一大小。     

油罐罐壁变截面处和搭接处的应力分析

变截面油罐罐壁搭接时，变截面处和搭接处的应力分析对整个罐壁应力分析有着一定的影响。本文给出了罐壁搭接处应力的精确计算方法和简化计算方法。简化方法中的一个重要假设是搭接处的转角与未搭接时的自由转角相同，这已得到精确方法的验证。计算结果表明，精确计算值和简化计算值差别较小，即采用简化方法计算罐壁搭接处应力基本可以满足要求。     

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。     

防突结构对封隔器密封性能的影响分析

为对封隔器端部防突装置进行理论分析和优化设计,以双胶筒封隔器为计算模型,应用ANSYS有限元分析软件对有防突结构和无防突结构的2种封隔器进行分析和计算。计算结果表明,防突结构可以显著提高封隔器胶筒与套管壁之间的接触应力,增强封隔器的密封能力;防突装置可以改善封隔器胶筒的受力状况,保持密封效果,延长使用寿命;建议对防突装置做进一步的理论和试验研究,以便采用合理的结构来改善封隔器胶筒的密封性能。     

内压圆筒上不同接管型式的有限元分析

文章基于文献[1]的实验,采用三维有限元法对实验中的内压圆筒开孔接管区进行了应力分析,获得了筒体、接管及其连接部位的应力分布结果,并对比分析了径向和周向斜接管结构的应力分布情况。分析结果表明,容器开孔接管处应力分布复杂,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随着距接管与筒体连接处的距离的增大而快速降低;周向斜接管结构的应力分布规律与径向接管结构的相类似,最大应力强度均出现在连接处且位于筒体的纵向截面的内侧区域;与径向接管结构相比,周向斜接管结构的最大应力强度较小;而且,随着周向斜接管结构的倾斜角α增大,其最大应力值变小。     

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。     

圆筒体上不同外径接管开孔边缘处应力评定的研究

根据前人的研究,圆筒体上接管的开孔边缘处既可能包含一次弯曲应力,也可能包含二次应力成分,在应力分类法中,这两种成分的应力评定标准不同。文章使用大型通用有限元软件ANSYS,对同一圆筒体上不同外径的一系列接管进行应力计算,结合应力分类法和极限载荷分析法对开孔边缘的应力进行研究,尝试发现其变化规律,提高对该位置应力成分的认知水平,以选择合理的应力评定方法。     

烟气脱硫吸收塔现场大开孔的安全性分析

以某公司催化裂化装置烟气脱硫吸收塔(吸收塔)现场大开孔为例,介绍了在大开孔后吸收塔塔体重心发生偏移的情况下,重力载荷、偏心载荷、风载荷、地震载荷对开孔截面的影响,并对吸收塔现场大开孔的安全性进行了理论分析.分别选取两个风向(风沿着y,x轴方向)作为危险工况,计算两种工况下的抗弯截面系数,对两种工况下弯矩产生的轴向应力和稳定性进行校核计算.结果表明:该截面圆筒在工况1下产生的轴向拉应力σ和轴向压应力σ’分别为21.38,45.50 MPa,工况2下产生的σ和σ’分别为16.76,40.88 MPa,4种结果均小于对应塔体材料许用应力值115.44 MPa和许用压应力值178.50 MPa,说明该塔体开孔剩余截面的强度足够,即理论上现场大开孔是安全的.但由于现场实际施工情况复杂,开孔前仍需在开孔塔壁处采取有效的加强措施.     

椭圆形封头开非轴向人孔结构的应力分析

针对某石化设计所设计的反应釜在椭圆形封头开人孔的结构,运用有限元分析软件ANSYS对其开孔补强结构进行了详细的应力分析,确定了开孔处最大应力强度位置,得到了其附近应力分布规律;进行了应力强度评定,验证了采用内伸式厚壁接管进行椭圆形封头开孔补强的可靠性。应力分析结果表明,内伸式接管结构的应力强度水平较平齐式降低15.4%。     

热套式高压容器——对几个技术问题的初步看法

本文叙述了热套式高压容器发展水平,用途及特点。介绍了选材要求,使用的钢种。讨论了设计公式及安全系数,过盈量的确定以及套合应力水平,建议对双层热套容 器采用最佳设计法,使强度设计与制造工艺结合起来。叙述了筒壁的传热与温差特点,建议以当量导热系数来确定筒壁温差及温度应力。介绍了热套容器的疲劳强度。在结构方面,叙述了排气孔的布设,热套法兰与筒壁开孔以及加氢反应器的集氢——排氢的结构,外筒环缝不作焊接的套箍式容器等。在制造工艺方面,介绍了工艺流程及层间间隙,讨论了套合面机械加工,消除套合应力热处理等问题。     

压力容器设计中怎样确定温差应力

本文对文[1]的观点提出了不同的看法。在压力容器设计中考虑温差应力时,其温差应该是筒体本身内外壁的温差,而不是内外介质的温差。本文通过传热理论计算,得出了该设备内筒失稳并非温差应力所致,而是内筒壁外压强度不够所致的结论。     

半圆管夹套容器的应力分析

利用ANSYS有限元软件,对半圆管夹套容器进行应力分析,并与ASME规范计算结果进行对比。指出半圆管夹套容器最大应力发生在半圆管包围区域筒体内壁中点处,验证了最大应力由轴向一次薄膜应力与轴向一次弯曲应力组成,其控制值为1.5[σ]。并指出ASME方法在校核半圆管夹套容器筒体的强度时,计算得到的轴向薄膜应力加轴向弯曲应力大于有限元法得到的轴向薄膜应力加轴向弯曲应力,在设计时保留了一定的安全裕度,在实际工程应用中是可接受的。     

压力容器接管开孔补强的有限元计算模型探讨

在压力容器开孔的有限元计算模型中,传统有限元计算模型忽略了法兰的作用,其结果是相当保守的。带法兰的接管开孔有限元计算模型,由于法兰的作用使得接管整体刚性提高,从而使接管与筒体交接处的应力大大减小。将不同接管伸出长度的带法兰计算模型的结果进行了比较,归纳出了不同接管伸出长度法兰力矩对于接管开孔边缘处应力的影响。