球罐支柱与球壳连接处强度的有限元分析

针对球罐支柱与球壳连接处的有限元网格难以处理的问题,以1台2 500 m3丙烯球罐为例,采用有限元前后处理软件HyperMesh 6.0得到了高质量的网格划分.以该有限元模型为基础,采用有限元分析软件ANSYS 8.0模拟水压试验工况.同时结合现场水压试验,采用电测法对球壳及支柱相应部位进行应力测试.电测法、有限元应力分析结果以及理论计算值三者结果基本吻合,从而验证了采用HyperMesh6.0来处理支柱与球壳连接处的网格的可行性.计算结果表明,水压试验工况下该球罐最大应力点位于支柱盖板与球壳连接处壳体外壁,与GB 12337-1998《钢制球形储罐》中最大应力点位于支柱与球壳连接处的最低点的结论并不一致.     

U形膨胀节波壳压力对管板系统影响的研究

对Ｕ形膨胀节在波壳压力作用下产生的轴向自由位移进行了有限元分析计算，并对波壳压力对管板系统应力和位移的影响进行了分析研究，提出了计算波壳压力影响的简便方法及Ｕ形膨胀节轴向伸缩位移的实用计算公式。     

釜式重沸器锥壳上开设人孔分析

对釜式重沸器斜锥壳上开设人孔的结构建立了简化力学模型,并进行了有限元计算,发现该结构的最大应力强度点发生在斜锥壳开孔与接管的连接区,且位于斜锥壳具有最大倾斜角的经线上靠近大端筒体侧的接管内壁。对几组人孔的分析计算及应力强度评定结果表明,该结构人孔接管及斜锥壳壁厚需要有一定的裕度才能满足强度要求。此类结构可行,建议进行详细的应力分析以保证结构的安全性。     

固定管束釜式重沸器斜锥壳转角过渡区应力分析

对固定管束釜式重沸器的斜锥壳元件建立了简化力学模型,并进行了有限元分析计算,结果表明大端转角过渡区存在较大的弯曲应力.随后对一系列结构尺寸的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥壳大小端转角过渡区在各计算参数下基于分析设计的应力强度水平系数.结果表明,无论大端还是小端,应力强度水平系数随大小端直径比的增大及斜锥角的增大而增大.一次加二次应力的应力强度水平系数总是大端转角过渡区较大.而局部薄膜应力的应力强度水平系数当大小端直径之比较小时,小端较大;当大小端直径之比较大时,大端较大.     

温度应力对换热器管束动特性的影响分析

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。     

壳程压力载荷下挠性管板扳边应力分类及评定

挠性管板扳边应力比布管区应力大得多，在管板设计计算中应重点考虑。GB/T 16508—2013 《锅壳锅炉》和SH/T 3158—2009 《石油化工管壳式余热锅炉》仅给出了挠性管板扳边结构设计的指导意见和适用范围，没有给出扳边部位的强度计算方法。有关挠性管板应力分析的文献也未给出只考虑压力载荷作用下扳边应力的分类和评定。以1台火管锅壳锅炉为例，对其变形进行分析，建立了5个扳边应力计算有限元模型，研究了在只承受壳程压力载荷下，挠性管板扳边的应力分类和评定。结果认为，挠性管板扳边应力为典型的二次应力，其薄膜应力加弯曲应力应按二次应力进行评定。     

内压锥壳大端与球壳连接结构及其强度分析

锥壳大端连接球壳是常见的流化床反应器上部扩大段结构形式,现行常用标准未对该结构的设计作具体规定。参照GB 150.3—2011《压力容器第3部分:设计》有关锥壳大端折边厚度计算、球壳厚度计算、圆筒和封头连接的对接接头形式,讨论了内压锥壳大端与球壳连结的结构形式的特点,指出折边和锥壳的连接通常为不等厚对接。采用通用有限元软件ANSYS分析了3种不等厚对接过渡段的应力分布,对应力集中部位作了应力线性化处理和应力强度评定,指出了3种不等厚对接方式的特点,总结了此类结构的设计要点。     

球罐角变形错边的应力计算

本文将球壳角变形和错边部位按二维角变形和二维受力状态进行分析,建立了二维应力计算公式。该公式应力计算结果与实测值吻合。     

变厚度筒壳过渡结构不连续应力计算

建立了通过变厚度筒壳把球壳与不等厚的筒壳相连接的不连续应力解析计算方法。该计算方法适用于削边过渡结构和堆焊过渡结构。对大连化学工业公司化肥厂从日本引进的某高压容器的应力进行了计算，并与文献［４］的有限元计算值作了对比。结果表明，双面削边结构可以进一步降低不连续应力。     

3000m~3球形储罐常规设计和应力分析设计的比较

本文以某炼油项目3000 m3聚合级丙烯球形储罐为例,对球形储罐的设计、选材、结构形式、应力计算等进行分析阐述,并和常规设计进行比较,通过应力分析计算,在保证该球形储罐安全可靠的前提下,降低球壳板壁厚。     

锥壳端部外压稳定性校核时的有效惯性矩计算

外压锥壳与圆筒连接处组合加强结构的有效惯性矩计算是锥壳稳定性校核的重要环节,锥壳上有效加强宽度的选取对有效惯性矩的计算结果有着比较明显的影响,文章对比了不同设计规范对有效加强宽度的规定,利用圆柱壳的边界效应分析了锥壳与圆筒连接处由边缘剪力引起的弯矩在锥壳内的衰减规律;在对实例进行有限元分析的基础上,考察了外压锥壳环向应力和径向变形的衰减情况,结果表明笔者建议的有效宽度取值方法是较合理的;最后笔者给出了加强圈-圆筒壳-锥壳组合截面的有效加强惯性矩的计算方法。     

3000m^3丙烷球罐有限元分析

随着球罐设计容积的增大,用分析法对其进行设计越来越必要.采用ABAQUS有限元程序.对3 000 m3球罐的应力进行了分析计算.球罐内的介质为丙烷,球罐使用的材料为15 MnNbR钢板.计算表明,球罐球壳部分的最大应力值为232 MPa,小于材料的许用应力值,设备是安全的.球壳部分最大位移值为60.84 mm.支柱部分最大应力值为319 MPa,支柱最大位移为64.35 mm.     

外压作用下减压塔变径段结构的有限元分析

应用有限元分析软件,对在外压作用下的减压塔变径段进行了强度和失稳分析,对比分析了锥壳变径段及球壳变径段两种结构形式。通过计算得出,小端带加强件的球壳变径段比锥壳变径段的整体应力强度值低且临界失稳压力大。因此该结构既能满足工艺要求,且具有较好的强度及稳定性。     

球形储罐的应力分析

随着球形储罐的建造规格向大型化发展,其材料用量和球壳板尺寸规格也越来越大,由此增加了球壳板在压制、运输、现场吊装及焊接等一系列建造难度。因此,大型球罐在结构、载荷等方面的本质安全要求更高的情况下,需要按照分析设计方法进行球罐的设计。通过全面的分析总结,对涵盖所有载荷组合形式的球罐4种载荷工况和2种结构模型进行整体应力计算,分析了各种载荷工况下球罐的受力状况,重点分析了支柱与球罐连接部位的应力情况。结论是:应力计算要考虑所有可能的载荷组合工况;计算载荷时要分别建立"对中模型"和"跨中模型";最大应力是在支柱与球罐连接处,要尽可能圆滑过渡,有限元应采用六面体单元分析。     

内压圆柱壳开孔整锻件补强结构应力分布研究

对内压圆柱壳开孔整锻件补强结构开展三维有限元应力分布研究,并对开孔区的应力分布进行了实验应力测定。结果表明,内压圆柱壳开孔整锻件补强结构有3个高应力区,其中最高应力区在整锻件补强结构内角A点附近,最大主应力44.2MPa,应力集中系数K=3.091;在整锻件补强结构内角A处采取圆弧过渡可以有效地降低应力集中系数;应变片应力测定所得实验数据与有限元计算值吻合较好,验证了有限元分析计算结果的趋势是正确的,但也存在一些误差。     

管壳式外导流换热器外导流筒的应力计算

本文推导了管壳式外导流筒筒体—锥壳连接段在内压作用下的应力计算式。用它计算了两个钢模型的应力分布,计算结果与实验值符合。     

2000m~3球罐的优化分析

钢制球罐应用广泛,普遍采用常规设计方法。文章利用分析设计方法对球壳厚度进行了计算,利用有限元分析软件ANSYS作为辅助工具,对整个球壳进行了静载荷作用下的应力分析,并对比了分析设计和常规设计的结果,在节省材料方面得到了优化,为以后球罐分析设计提供参考。     

一种薄管板简化有限元模型

分析了锅壳锅炉薄管板受力情况,认为扳边是设备应力最大部位。针对薄管板受力特点,提出了一种对薄管板扳边部位应力进行数值分析计算的简化模型。在两种工况下对简化模型与3D结构离散化模型进行了有限元应力分析对比,结果表明两种模型对扳边部位应力的计算精度基本相当,满足工程实践的需求。薄管板应力计算简化模型结构简单,易于建模,而且模型规模远小于无简化模型,可以大幅减少计算时间,在直径大、换热管数量多的设备分析中优势更为明显。     

筒体整体补强结构强度分析

针对内压圆柱壳大开孔率开孔整体锻件补强结构 ,进行了三维线弹性有限元应力分析 ,并应用电测应力分析方法对开孔区的应力分布进行了实验验证 ,得到了一些有价值的结论。有限元计算和电测应力分析的结果证明 ,用电阻应变测量方法测量到的是应变片长度范围内应力场的平均值 ,而得不到该区域内的最大应力值。以DXF文件为中介 ,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的 ,能够保证开孔区域内的单元都是比较规整、均匀的 8节点单元 ,可使用不协调位移模式 ,应用该模型进行有限元分析可得到内压圆柱壳大开孔率开孔整锻件补强结构的应力集中系数     

内压圆柱壳内伸式接管补强结构应力分布

针对内压圆柱形容器大开孔率内伸式接管补强结构,进行了三维线弹性有限元应力分析,得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力分布规律。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是可靠的,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力集中系数,为研究其应力集中系数规律奠定了基础。