外压作用下偏锥结构的有限元分析

利用有限元分析软件,对外压作用下,釜式换热器中的偏锥圆筒组合进行失稳分析,比较了没有加强圈的与有加强圈的偏锥圆筒组合的失稳模式、临界压力.加强圈明显提高了外压偏锥圆筒组合的临界压力,加强圈对筒锥连接处起到了很好的支撑作用.对于外压作用下的单一偏锥,按GB 150-2011计算的临界压力值远小于按有限元计算的临界压力值.     

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。     

外压锥壳支撑线的探讨

对外压锥壳大小端和圆筒连接处是否作为支撑线进行了探讨,对两种情况下外压锥壳的设计方法进行了比较,并通过对实际工程实例中两种不同计算结果的数据分析,提出了锥壳大小端与圆筒连接处作为或者不作为支撑线时对筒体和锥壳厚度的影响,同时分析了锥壳大端筒体为长圆筒时锥壳大小端是否作为支撑线的情况。通过对比这两种不同的设计方法的优缺点,对外压锥壳设计中支撑线该如何考虑给出了一点建议。     

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。     

不同锥角的斜锥壳应力分析

采用有限元软件ANSYS对不同锥角的斜锥壳应力分布和应力强度进行了分析,将分析结果与GB150常规设计标准中相关条款进行比较,探讨GB150标准中锥壳结构的锥角限定条件。     

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。     

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。     

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。     

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。     

偏锥的三维有限元分析和应力公式拟合

本文运用FEPG(有限元自动生成系统),对压力容器中的偏锥进行了参数化建模和强度分析;并采用VAS2.0压力容器分析系统》,对内压作用下的偏锥进行了应力计算和参数分析。通过采用线性回归方法,拟合出了偏锥中的最大σp3值与内压、锥角、大端内直径和锥壳厚度间的关系式,为偏锥的设计及应力强度校核提供了依据。     

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.     

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%。     

固体料仓仓壳锥体物料载荷计算

仓壳锥体结构特殊，受力复杂，设计计算难度大，几个主要料仓设计规范的算法也不完全一致。通过NB/T 47003.2—2009 《固体料仓》、 SH 3078—1996 《立式圆筒形钢制和铝制料仓设计规范》、 JIS B 8511—1987 《铝及铝合金制圆筒形筒仓的结构》这3个筒仓标准的对比，重点分析了NB/T 47003.2—2009锥壳物料载荷计算理论，提出了新的计算方法，并结合大量的理论计算和工程经验，给出仓壳筒体底部垂直压力的动载荷修正系数，提高了设计安全性。     

2015年第1期导读

<正>本期论文广场栏目中,带V形支撑的大型U形管式高压加热器固有频率计算一文,通过建立有限元模型,分析了带V形支撑的U形管支撑角度变化、管外流体附加质量变化和温度变化等因素对高压加热器固有频率的影响,可为带V形支撑的大型U形管式高压加热器U形管固有频率的计算提供参考。外压作用下筒锥组合容器的有限元失稳分析、自升式钻井平台悬臂梁载荷试验研究与方案设计、压力容器     

釜式固定管板换热器的新颖设计计算方法探析

通过分析和实际算例,说明釜式固定管板换热器的常规计算办法存在盲目性,分析了壳程各壳体组合刚度的变化规律,提出了用当量壳体筒体来代替原筒体进行管板计算的方法。     

2016年第5期导读

<正>本期论文广场栏目中,基于ANSYS的固定管板换热器有限元分析一文,通过建立固定管板式换热器的有限元分析模型,按标准方法计算六种工况下管板应力、壳程筒体的轴向应力及换热管的轴向应力。同时采用JB4732的方法对管板与筒体的应力进行评定,采用GB/T151的方法对换热管的轴向应力、拉脱力进行评定。结果表明,管板及换热管满     

基于ANSYS的固定管板换热器有限元分析

建立了固定管板式换热器的有限元分析模型,按标准方法计算六种工况下管板应力、壳程筒体的轴向应力以及换热管的轴向应力。同时采用JB4732-1995的方法对管板与筒体的应力进行评定,采用GB/T151-2014的方法对换热管的轴向应力、拉脱力进行评定。结果表明,管板及换热管满足结构的强度要求。     

外压锥壳上加强圈设计方法分析

通过分析外压锥壳大端或小端与圆筒连接处的加强设计原理,给出了外压锥壳上设置加强圈时锥壳段稳定性计算方法,并指出在进行加强圈惯性矩计算时,可以将加强圈和加强圈中心线至相邻加强圈中心线距离之半范围内的锥壳处理成当量圆筒,再根据外压圆筒加强圈设计方法进行计算。     

基于数值模拟的封隔器胶筒参数正交优化分析

采用ANSYS有限元分析方法对封隔器的组合胶筒系统进行单因素离散优化,得出了单因素参数对组合胶筒接触应力影响规律和最优取值区间,并结合正交试验理论考虑因素间交互作用,对组合胶筒四因素三水平正交优化。结果表明:四因素三水平优化的最优几何参数组合比单因素最优值的组合更符合目标函数要求。该最优组合使得胶筒与套管峰值接触应力增大了11%,较高水平的接触应力分布区域更长,能够取得更好的密封效果。     

海上完井封隔器胶筒设计及密封性能分析

建立了海上完井封隔器胶筒尺寸设计与接触压力计算理论模型,同时利用ANSYS软件建立了胶筒密封轴对称有限元模型,基于橡胶材料本构模型确定了材料常数,带入有限元模型分析胶筒的密封性能与强度是否满足要求,并对比研究胶筒理论计算结果与有限元分析结果。分析结果表明,坐封阶段胶筒最大位移发生在双密封腔位置,最大接触压力发生在规环挤压胶筒处;工作阶段胶筒最大位移发生在胶筒挤入规环与套管的环形空间位置,位移最大值为7.1 mm,胶筒与套管最大接触压力为40.1 MPa。胶筒理论计算结果与有限元分析结果对比表明,坐封阶段和工作阶段胶筒与套管最大接触压力和胶筒压缩行程相差不大,说明2种方法的计算结果比较接近。