固定管板换热器非均匀布管结构应力分析

某项目中固定管板式换热器的管板仅上半部分布管,下部分筒体未布管区有较大开孔,且筒体上设计有膨胀节。采用ANSYS软件对设备整体进行分析计算,对比分析了此类结构有无膨胀节的区别,并对该结构进行改进以满足工艺要求。根据JB/T 4732—1995(2005年确认)《钢制压力容器—分析设计标准》对设备进行强度和热应力评定,并为该类型非均匀布管式换热器的设计提供参考。     

换热器管板与换热管胀接密封性能影响因素分析

以换热器管板与换热管胀接区域为研究对象,分别采用实体单元和接触单元对管板与换热管结构以及二者胀接区域的接触状态进行了模拟,并建立了三维数值模型。通过有限元计算方法分别对不同胀接压力、开槽参数和操作温度下的胀接区域的残余接触压力进行了计算,得到了在不同影响因素下胀接区域形成密封环数量的变化情况,并对胀接区域的密封性能进行了研究。最后对室内高温拉脱实验结果与模拟计算结果进行了对比分析,得到二者最大相对误差为10.6%,证明了所建数值计算模型的正确性。     

压力管道与设备连接处管口推力计算的对比和讨论

以某化工厂一条管道及其连接设备为案例,分别采用实体单元和管道单元进行详细分析,并对计算结果进行对比和讨论。计算结果显示使用管道单元计算得到的设备管口推力基本都高于实体单元(轴向力除外),表明管道单元计算得到管口推力结果整体偏保守。管道单元有限元模型的两种管口边界条件计算得到的设备管口推力结果对比表明,管道与设备相连处约束设置不宜过于保守。实体单元与管道单元的计算结果最大值位置和应力均值基本吻合。     

胶接接头有限元模拟方法研究

总结胶接接头的标准单元模拟方法,建立接头相应的有限元模型,将各种接头的有限元计算刚度与试验刚度进行对比分析。研究结果表明:弹簧单元模拟精度最高,但建模效率较低;实体单元建模效率较高,但模拟精度不及弹簧单元。该结论为胶接结构有限元分析提供一定的参考价值。     

空间管道布管优化研究

针对空间管道的布管优化问题,本次研究提出了无网格布管方法,首先对空间管道布管过程中的相关问题及约束条件进行阐述,然后建立空间管道布管的无网格模型,并使用遗传算法对模型进行优化,最后使用实例验证的方式,证明本次研究所提方法的可行性。研究表明:在空间管道布管的过程中,由于约束条件较多,因此优化较为困难;遗传算法具有良好的优化性能,完全适用于无网格模型优化;将本次研究所提出的方法和有网格模型进行对比后发现,本次研究所提出的方法优化收敛速度较快,且优化性能与有网格模型持平,证明该种方法完全适用于空间管道的布管工作。     

基于ANSYS的复合材料层合板的拉伸失效模拟

基于ANSYS的APDL语言开发复合材料层合板的拉伸失效模块,实现有限元分析的参数化建模和累积失效分析.采用Solid64宴体单元建立复合材料层合板的三维模型,依据改进的三维Haisin失效准则对结构单元进行失效判断,并对失效单元进行刚度退化.当失效单元贯穿所有单层时,复合材料层合板结构彻底失效.通过对铺层方式为[0/45/-45/90]s复合材料层合板结构拉伸模拟,探讨其拉伸破坏形式,得到层合结构的最终拉伸强度,并把其拉伸强度与文献实验结果进行对比,得到的结果与实验一致.该方法简便直观,便于工程运用.     

布管扩胀法生产PVC双向拉伸自增强管材设备与实验

对比国内外拉伸增强管材的生产工艺,借鉴热缩管生产中的布管扩张法,研究开发一整套布管式PVC管材双向拉伸自增强的设备.设备解决了现有扩胀技术存在的缺点,并把非连续扩胀变为连续扩胀.通过实验表明:采用布管内压扩胀法可以得到外观均匀、管径稳定的扩胀管.由于高分子材料的取向作用,管材的环向拉伸强度和拉伸弹性模量都有大幅提高.     

化工设备中体与面结构连接模型的有限元分析

在压力容器的分析设计中,经常会遇到三维实体和薄壁板壳组成的结构,对其建模中单元的选取以及分析结果的精度仍是工程中亟待解决的关键问题,而关于体与面连接模型鲜有研究。基于线弹性模型和有限元手段,采用全实体单元、约束方程、多点约束(MPC)、刚度叠加法建立体与面连接模型,使用实体和壳单元对变截面梁进行了研究,得到高阶单元及多点约束法在体与面连接方面具有较高的准确性。并应用于实际的化工设备反应器底板和高颈法兰,验证了所开发体与面连接模型的可靠性。     

ANSYS软件分析制氢装置管道结构应力的离散单元研究

以大型制氢转化炉管道结构为背景,选取不同尺寸的直管和弯管结构作为研究对象,采用有限元软件ANSYS中的梁单元、管单元、壳单元和实体单元分别进行离散,分析计算了温度载荷、持续外载、内压和综合载荷作用下的管道结构应力,得到了ANSYS软件分析制氢装置中管道结构应力的离散单元选择方法和条件,确保了石油石化管道结构应力有限元分析结果的可靠性。     

闭式冷却塔的计算模拟

分析了闭式冷却塔的传热传质机理,建立了其数学计算模型,求解沿塔高度方向的温度分布,采用一维和二维模型对比分析,一维模型每排管为一个单元,二维模型每排管分别划分4个、10个单元,利用Matlab编写圆管型闭式冷却塔程序,与Hasan的结果对比,管内冷却水沿塔高度的温度分布采用二维模型每排管划分4个单元和10个单元相比相差较小,二维模型比一维模型的管内冷却水温度分布更接近Hasan的结果;按二维模型每排管划分10个单元,采用Matlab编写圆管模拟程序,采用分段计算的方法预测冷却水出口水温,与实验结果相比,一致性较好。该模型可用来预测不同流速和不同室外空气状态下闭式冷却塔的出口水温和喷淋水水温。     

壳单元和实体单元在矩形压力蒸汽灭菌器有限元分析中的应用

介绍了壳单元与实体单元的线性化处理方法与安全评定方法,给出了矩形压力蒸汽灭菌器的结构参数。采用实体单元与体-壳单元对矩形压力蒸汽灭菌器进行有限元分析,结果表明:二者均满足结构强度要求,且壳单元与实体单元相比,最大TRSECA应力强度和应力分布相似,局部薄膜应力的应力强度较小,而薄膜加弯曲应力的应力强度较大,其中局部薄膜应力的应力强度最大相对误差为9.5%,薄膜加弯曲应力的应力强度最大相对误差为8.1%,均在精度允许范围内。     

回转窑基础的受力性能分析

回转窑作为水泥熟料烧成系统中的核心生产设备,其是否正常运行直接影响着整个水泥厂的生产,该设备的基础设计应给予重视。而目前,形似框架的基础设计主要停留在将窑基础简化成二维结构进行三种工作状态下静力分析阶段[1],而结构简化为线单元计算的前提条件是单元长度尺寸远远大于单元截面尺寸且配筋计算时截面满足平截面假定,显然窑基础各组成构件的几何尺寸不满足该简化条件。采用此方法设计的结果不符合窑基础的实际受力状态,设计结果不够优化。基于SAP2000有限元分析软件,建立窑基础实体单元模型,采用与线单元模型相同的荷载工况对窑基础各组成构件进行内力和应力分析,并根据分析结果提出窑基础配筋设计的建议。     

PTA蒸汽管回转干燥机汽室应力分析

运用有限单元法对PTA蒸汽管回转干燥机汽室进行了应力分析,并按照JB4732-95《钢制压力容器———分析设计标准》进行了应力强度评定。结果表明,采用德国AD规范设计该汽室是安全的,其设计结果偏于保守。     

基于ANSYS Workbench的换热器管板有限元分析

换热器简化模型建模需要解决换热管实体-梁单元耦合问题,通常采用ANSYS APDL,需要命令流编写,过程复杂。利用ANSYS Workbench中的Name Selection和Object Generator功能,不需要命令流编程,即可解决换热管实体-梁单元耦合问题,实现ANSYS Workbench界面环境下换热器管板简化模型建模和应力分析。为换热器的有限元模型建模提供了一种新的更加简便的方法。     

接管壁厚变化对圆柱壳开孔接管应力集中系数的影响

在接管补强设计中,随着接管壁厚的增加,可作为补强的截面积也会增加,若只增加接管壁厚来满足开孔补强要求,对开孔局部应力的分布会产生一定的影响,JB4732-1995(2005确认)附录J是基于弹性薄壳理论的内压圆柱壳开孔接管补强的分析计算方法。基于此方法,本文运用ANSYS有限元软件建立壳体单元模型和实体单元模型,对接管与筒体连接部位的实际应力分布进行分析,通过计算结果比较发现,在同一开孔率的条件下,单一增加接管壁厚,应力集中系数会随着接管壁厚的增加而降低,实体有限元模型与实际结构相符,能够真实地反映出该结构的实际应力分布状态,不受薄壳理论解的条件限制。     

废热锅炉薄管板的三维机械应力分析

运用有限元分析软件ANSYS,对废热锅炉建立了考虑筒体和换热管影响的管板真正实际结构的三维模型,对其进行机械应力分析,得出管板的变形和应力分布云图.将分析结果进行应力线性化处理,按照JB4732-95<钢制压力容器--分析设计标准>中的应力分类和评定方法对管板进行了评定.     

管板有限元分析模型与对比

利用多孔板的当量实心板理论,建立了3种管板有限元分析的简化模型:分别将管束简化为弹性基础(模型Ⅰ);与实际管子数量相同的杆(模型Ⅱ);与管束具有相同金属横截面积的若干等厚度同心圆柱壳(模型Ⅲ)。通过典型算例,将这3种简化模型的位移及应力强度计算结果与直接将结构离散化模型(模型Ⅳ)进行对比。结果表明,模型Ⅰ和模型Ⅲ在管板布管区内部具有良好的精度,而模型Ⅱ精度较差。所有3个简化模型在管板布管边缘区均会得到保守解;而在管板的布管区之外及扳边区域,这些模型均具有良好的精度。     

圆柱壳开孔接管补强结构有限元分析

基于有限元法,运用ANSYS软件对圆柱壳体开孔接管补强结构进行分析,获得其应力分布规律。在应力分析的基础上,运用线性处理法对危险部位进行应力分类和强度评定,并确定了该圆柱壳的极限承载能力。沿着评定路径获得应力集中系数分布规律及其最大值,并与ASME锅炉及压力容器规范中的经验公式进行对比,验证了数值模拟结果的可靠性。     

基于应力分类法的高压厚壁管道有限元计算

在现代工业中,连接高压化工生产设备的管道,是高压化工产业系统中不可缺少的一部分。10-100MPa的高压管道已被包含在大量化工生产工艺过程,其结构强度一直是工程上比较重要的问题。在一般的有限元分析中,对于管道的仿真模拟,通常会采用壳单元和梁单元中的一种。本文取材工程实际,对特殊结构的管道——厚壁管道,采用实体单元进行弹性分析,将得到的等效应力结果,进行应力分类。根据ASME Ⅷ-2 (2013)中的第5篇第2节《防止塑性垮塌》,采用应力分类法对分析结果进行了应力评定。本文说明在一定设计压力载荷下,高压厚壁管道的结构强度能够满足正常工作所需,验证了弹性分析应力分类法可以作为压力容器分析设计的适用规则之一。     

液体化工码头管结构强度分析方法

液体化工码头在我国发展迅速,管结构作为液体化工介质输送的主要设备在码头内起到了关键的作用。本文对液体化工码头管结构收到的典型荷载形式进行了分析总结,给出了典型荷载形式作用下管结构的应力计算方法,并提供了管结构的强度评定准则。本文可以为液体化工码头建设与生产运行过程中典型管结构的强度分析提供一定的参考。