大型球罐的参数化设计和应力分析软件开发

利用可视化编程语言Delphi6 .0编制了大型球罐的参数化设计和应力分析软件 ,实现了球罐设计与ANSYS的无缝衔接。并以 10 0 0m3 的大型液化汽球罐为例 ,运用该软件与商业有限元软件ANSYS7.0 ,对其进行了参数化设计和有限元应力分析。采用应力分析设计方法 ,对人孔接管与球壳、支柱与球壳等连接位置的截面进行了强度校核。     

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。     

径向半圆托板与长圆形组合型球罐支柱结构及应力状况分析

提出了一种新型的球罐支柱连接结构——径向半圆托板与长圆形组合型支柱。该结构是综合了径向托板型支柱与等径三通型支柱的优点设计而来的,其结构简单、焊接质量易于保证。利用ANSYS有限元分析软件,依据《钢制球形储罐》(GB 12337—2014)中的分析方法,分别针对大型储气、储液球罐,在不同载荷组合工况下对文章所述三种不同结构支柱的应力状况进行分析对比。结果表明:新型支柱在储气球罐中支柱与球壳连接部位的应力分布状况较为良好,而在储液球罐中其应力状况优势不明显。在储气球罐中,该型支柱有一定的应用前景。     

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.     

混合式球罐三维参数化设计讨论

利用三维参数化设计软件Inventor建立了混合式球罐的三维模型,找出决定球壳分瓣和主要零件的控制参数。利用该模型结果得出了球壳的几何尺寸,并与传统公式计算的结果进行了对比,对零部件的参数化设计和人孔凸缘的强度校核进行了相关讨论。     

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。     

α点局部应力分析与球罐优化设计

通过对球罐支柱与球壳连接最低点a的局部应力分析、讨论,总结出了a点附近局部应力的分布和变化规律。并认为在球罐设计中,与支柱相连接的赤道板和其他球壳板宜采用不等厚度,以降低a点附近的应力强度。为球罐的优化设计提供了切实可行的借鉴方法。     

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.     

液化石油气球罐的安全设计

本文概述了国内液化石油气球罐的特点,提出了这种球罐的设计原则。根据设计原则,应用材料的硫化氢应力腐蚀试验数据和工程断裂力学方法,确定了球壳板材料和许用应力、球壳焊缝角变形和错边量的控制条件,球壳裂纹不扩展的允许尺寸。提出了液化石油气球罐安全设计的初步规定。     

2000m^3丙烯球罐设计研究

文章从材料选择、参数确定和结构设计等方面对2000m^3丙烯球罐的设计予以阐述．说明大型球罐设计应从球罐的全寿命期着手,为后续的制造、安装、使用、检测、维修及再生等工作创造条件。本次丙烯球罐设计选用15MnNbR材料,设计压力2．16MPa,设计温度50℃,球壳设计壁厚53．5mm,球壳采用混合式四带十支柱结构型式,支柱采用赤道正切式的U型管柱结构型式。球罐建成投产后运行效果良好。     

埋地储罐结构设计与ANSYS数值模拟

文章总结了埋地储罐结构设计方法,分析了其受力特点,针对储罐的特殊工况提出了采用ANSYS软件进行数值模拟的方法。结合具体设计实例,介绍了在结构设计之后,利用ANSYS软件进行建模加载计算得出储罐在覆土外压作用下的变形及应力分布规律的方法。对比分析理论计算与数值模拟结果,验证了数值模拟结果的正确性,指出常规稳定性设计的不合理之处,说明了数值模拟作为储罐结构设计的参考和补充的必要性。     

球形蒸汽蓄热器壳体设计要点

作为蓄热器的一部分,球罐被越来越多地用于工业锅炉供汽系统中。球形蒸汽蓄热器需要对变化的蒸汽负荷进行调节,且内部含有热水及各种装置,压力和温度也在不断波动,因此其设计与普通球罐设计有很大区别。以某650 m3球形蒸汽蓄热器壳体设计为例,介绍了蓄热器整体结构,分析了蓄热器操作工艺状态,从接管布置、有限元应力分析、主要技术要求等方面对球形蒸汽蓄热器壳体设计要点进行了详细阐述,对球形蒸汽蓄热器的设计具有一定指导意义。     

MDT5.0与ANSYS5.6在粒料槽车设计中的运用

聚烯烃粒料槽车是目前国际上应用较为普遍的一种聚烯烃粒料散装化运输设备,其尾部的卸料口系在标准圆封上的异形大开孔。笔者结合MDT 5.0与ANSYS 5.6对该异形大孔进行了应力分析及结构设计。工程应用表明,所设计的结构能满足实际制造、粒料槽车卸料的要求;同时,提出了CAD造型软件与有限元分析软件相结合解决工程实际问题的方法。     

湿硫化氢环境下的球罐腐蚀状况分析

在湿硫化氢环境下 ,尤其储存介质中的硫化氢含量超标时 ,很容易对储存容器壳体 (含焊缝和母材 )造成硫化氢应力腐蚀或氢鼓包。作者较仔细分析了 1 0 0 0m3 丙烯球罐产生硫化氢应力腐蚀开裂和40 0m3 LPG球罐产生氢鼓包的原因。提出了此类设备在设计选材、设备制造、施工安装和使用维护等环节应注意的问题。     

双管板换热器管板设计厚度探讨

由于双管板换热器管板结构的多样性,其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依,国外TEMA标准也仅给出了3种设计计算模型。针对某U形管及固定管壳式换热器双管板结构,根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算,在此基础上采用ANSYS软件对管板模型结构进行热应力分析并进行优化设计。分析结果表明,双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的,但结果过于保守。有限元优化设计有效地降低了管板厚度,为双管板换热器管板设计提供了有效手段。     

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型,LNG储罐储存低温液体,内外温差大,罐体结构复杂,温度场分布对储罐的结构设计影响大。以国内某LNG接收站的全容式储罐为例,通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析,建立了罐体各部位温度场计算模型,利用ANSYS软件计算得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布,并分析了计算结果。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响;同时应优化储罐底部的结构,有效降低罐底漏热量。     

石油化工装置球罐的管道设计

文中根据我国石油化工装置球罐区的设计规范要求,在管道设计中分析了球罐的结构特点,提出球罐的管道设计的一般原则,根据管道应力分析探讨管道支架的设计,以及球罐的管口方位、平台、梯子的布置以及主要管道的设计要点。     

采用实体模型的厚管板的有限元分析

应用ANSYS通用有限元分析软件,对某换热器建立了考虑管箱、部分壳体和换热管影响的管板有限元实体模型,进行了温度场分析,得出了管板上温度场的分布规律。同时按照JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》分析了管板在开工、正常操作和停工过程中可能出现的共计7种瞬态和稳态操作工况中的应力和变形状况,并进行了应力评定,找出了危险工况和该管板强度的控制因素。分析表明,有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。