不同鞍式支座包角和宽度下卧式容器筒体应力分布

基于有限元软件ANSYS,建立双鞍式支座卧式容器有限元模型,计算了不同鞍式支座包角和宽度条件下鞍式支座附近的筒体应力,得出了不同鞍式支座包角和宽度下筒体应力分布的变化曲线和规律,结果可为双鞍式支座卧式容器支座的选择提供参考。     

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。     

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。     

基于Drucker-Prager模型的铝合金料仓应力数值模拟

铝合金是石油化工行业中制作大型料仓的主要材料。基于Drucker-Prager本构模型,建立了散料与铝合金料仓相互作用的三维有限元模型,模拟了料仓在静态储料工况下的应力大小及分布规律,并分析了散料密度、摩擦因数、弹性模量和膨胀角对料仓应力的影响。模拟分析结果表明,料仓应力随着筒体高度增大而逐渐减小,在锥筒连接处锥底靠下部位,料仓应力达到最大值。随着散料密度和摩擦因数的增大,料仓应力增大,而弹性模量对料仓应力影响不大。膨胀角变化时,筒体部分应力变化不大,但锥底部分应力变化比较明显,应力值相差最大达到8%。     

可移动式T11型三舱罐式集装箱的罐体设计

阐述了移动式T11型三舱罐式集装箱罐体设计要点。罐体部分承受内外压力载荷,尤其是中间隔断的封头所承受的外压大于两端封头。经计算,其成型后的厚度远大于两端封头以及筒体的厚度。由于中间隔断封头的厚度远大于筒体部分的厚度,为避免局部应力过大采用有限元分析后,在其连接部位增加了垫板。     

低温罐箱应力分析及结构优化

移动式压力容器中的低温罐箱常用于运输低温液化气体。低温罐箱采用双层结构,在运输过程中受到的惯性力载荷作用导致整体结构应力分布不均,传统的力学理论不能完全适用于低温罐箱应力强度分析。基于静力学理论,应用ANSYS有限元数值仿真软件,分析了低温罐箱整体应力。对低温罐箱进行响应面实验设计及3D响应面分析,总结出内筒体应力受内筒体厚度影响最大,加强圈应力受八点支撑区域加强圈高度影响最大。使用ANSYS响应面优化设计模块,对低温罐箱内筒体和加强圈进行结构优化。优化之后内筒体厚度减薄20%,八点支撑区域加强圈厚度减薄50%,内筒体减重17%,低温罐箱整体质量减少0.8 t,低温罐箱结构应力满足JB 4732—1995 《钢制压力容器——分析设计标准（2005年确认）》要求,达到了安全性与经济性兼顾的目的。     

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。     

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。     

超高压容器设计实例浅析

针对超高压容器设计标准GB/T 34019—2017《超高压容器》无可供参考的设计实例、超高压容器设计计算过程复杂的现状,以某深水试验超高压容器的设计计算为例,提供了包括设计计算和强度校核的完整计算过程,介绍了超高压容器试验压力、塑性垮塌失效评定、局部过度应变失效评定、疲劳失效评定、筒体端部和筒体螺纹及螺塞螺纹强度校核、筒体螺纹及螺塞螺纹疲劳评定等计算细节。应用ANSYS有限元方法,按照绘制真实应力-应变曲线、建立有限元模型、确定载荷工况、弹塑性数值计算、确定应变极限、合格判定6个步骤进一步细化了局部过度应变失效评定计算。     

扩张式封隔器胶筒参数优选

为了对扩张式封隔器结构参数进行优选,利用有限元分析技术分析了胶筒工作长度、厚度、肩部形状和钢丝帘线排布方式等对胶筒受力和变形规律的影响。建模时把钢丝帘线层视为均匀的连续体,假设橡胶材料的力学性能不随温度发生变化,定义了5条路径,分别用于显示封隔器肩部和胶筒实体部分的应力曲线。分析结果表明,当扩张式封隔器胶筒启封工作压力为0.5MPa,内压达到10.0 MPa以上时密封接触长度达到最大;在一定范围内胶筒长度对其工作性能基本没有影响,但长度过短会使密封性能减弱;建议胶筒外径小于封隔器刚体最大外径1～2 mm。     

三鞍座在大型卧式容器设计中的应用

对φ4m×12m的三鞍座卧式圆筒形低压容器的受力进行了分析，并给出了其弯矩、剪刀、支座反力与各项应力（轴向应力、周向应力、切应力）的计算公式及其计算结果，并与两鞍座卧式圆筒形容器的计算结果进行了对比。对比结果表明，采用三鞍座结构，筒体壁板厚度可由两鞍座的24mm减小到20mm，单台容器可节约钢材8．3t；并改善了筒体的受力状况，尤其可使对筒体设计起决定作用的周向应力大为减少，而且完全符合GB150-89之规定。     

半球形封头壁厚与筒体壁厚不相等的高压容器

半球形封头壁厚与筒体壁厚不相等的高压容器是由端部密封装置、筒体、半球形封头和加强箍等组成的一种新结构容器。介绍了这种容器的基本结构及特点,并以加强箍及其附近的半球形封头和筒体为研究对象,利用有限元计算和应力实测结果对其受力特点作了深入分析,提出了工程设计方法,对比分析了其应力集中系数、质量和制造难易程度。指出这种容器利用独特的加强箍技术有效地解决了厚度与筒体不相等的半球形封头和筒体的连接问题,存在安全可靠、结构合理、制造简便、可降低成本等优点,有重要的推广应用价值。     

大型钢烟囱的分段吊装与空中组焊

吊装60万t/a柴油加氢-30万t/a重整-18000m~3/h变压吸附联合装置的一座高60m、重2100kN的烟囱,采用了分段吊装与空中组焊的方法。即在吊装前将烟囱筒体分为6段组焊,并安装各段附件,Ⅰ～Ⅳ段均采用立式施衬方法,Ⅴ、Ⅵ段采用卧置分瓣翻转施材方法,然后,各段主吊均采用管轴式吊耳和平衡梁进行吊装,依次在空中组焊5道大环口。该施工方法工期短,仅用了35天;施工环节减少,与采用桅杆吊装法相比,施工手段用料减少80％,机械台班减少60％以上;施工现场占地面积小,不影响相邻项目的施工。文章介绍了烟囱筒体分段组焊、施衬、端口加固方法、工装设计以及吊装操作步骤等。     

各种柱筒与轴的过盈配合分析

采用虚拟接触载荷法模拟分析各种柱筒与轴之间的过盈配合接触现象，提出了具体的计算方法与分析程序。在轴对称模型基础上，比较详细地研究了圆柱筒、凹形柱筒和凸形柱筒与实心轴之间的过盈配合应力分布规律，以及配合面精度对接触应力分布的影响。研究结果表明，三种柱筒配合面的边缘均存在较大的应力集中；配合面内的接触压应力随过盈配合量或柱筒厚度的增加而增大；在理想配合状态下，配合面内不发生摩擦滑移，仅在配合面端部配合精度降低时，有可能出现滑移现象。     

基于正交试验的短管蜂窝夹套结构应力强度影响因素分析

针对三角形排列方式短管蜂窝夹套结构,利用有限元软件ANSYS中参数化建模功能,基于正交试验方法,应用极差分析法、方差分析法及响应面分析方法等数据处理和分析方法,就单个和多个短管结构参数(厚度t、轴向间距s、长度l、直径d)对蜂窝夹套应力强度的影响进行研究。研究结果表明,单个短管结构参数因素对蜂窝夹套应力强度影响的显著性排序为dtsl。研究得到了一次局部薄膜应力、一次应力+二次应力的多元线性回归方程。研究的结论和结果可为工程设计提供参考。     

钻井液高速离心机转鼓强度应力有限元分析与优化

对钻井液高速离心机转鼓在各种载荷工况下的应力应变进行了有限元仿真分析,通过调整转鼓参数来研究参数变化对转鼓强度和径向变形的影响。结果表明:转鼓的最大应力位于靠近大端鼓底的柱形筒体的内壁上;物料离心液压力引起的最大应力和最大径向位移随着转鼓壁厚的减小而增大;转鼓自身质量离心力在壁内产生的最大应力和最大径向位移与鼓壁厚度无关。     

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.     

测井车电缆滚筒侧板受力分析

针对测井车上电缆滚筒侧板的开裂问题，建立了三维弹塑性有限元模型。通过计算，分析了侧板工作状态下位移、等效应力的分布规律，以及肋板数目对于侧板受力的影响程度。研究发现，最大等效应力出现在侧板的外侧肋板与滚筒的连接处；肋板承担了大部分的钢丝绳轴向推力；当肋板数目大于11之后，增加肋板数目对于侧板中的最大等效应力降低幅度不明显。为解决和评价该类滚筒侧板的开裂问题提供了依据。     

分支井回接筒下放性能影响因素研究

为分析分支井回接筒下放性能，基于自主研制的回接筒，建立了非线性接触有限元模型，提出了2阶段有限元分析方法，开展了回接筒下放过程仿真，从摩擦因数、结构参数、分离角度及偏离方位角等方面对回接筒的下放性能(最大等效应力和下放阻力)进行研究。研究结果表明：建立的有限元模型及方法可实现回接筒下放过程的有效模拟，通过与地面试验结果对比，能满足工程实际需求；设计参数方面，回接筒开口长度造成最大等效应力增加，但有助于减小最大下放阻力，分离角度增加会造成最大等效力和下放阻力大幅度增大，且增幅明显；作业过程方面，摩擦因数和方位角对回接筒下放过程中结构最大等效应力影响不明显，但会造成下放阻力的增加。所得结论可为分支井完井相关设计与现场作业提供参考。     

筒体轴向斜接管区应力状况考察

对筒体轴向斜接管区的应力分布状况用电测法进行了实验研究。考察了接管轴线与筒体表面法线间夹角ψ、接管外径 d0 、接管壁厚和筒体厚度比 t/ T等结构参数对应力集中系数 K的影响。