圆柱壳开孔接管的疲劳强度分析及结构优化设计

设备接管长期在循环载荷作用下,会产生疲劳开裂破坏。对于疲劳结构的设计,一般采用分析设计方法进行详细的应力分析来获得交变应力强度幅,进而进行疲劳强度评定。首先根据分析设计标准JB 4732—1995(2005年确认)确定了壳体的初始厚度,然后基于APDL语言建立了壳体与接管连接结构的三维全模型,并对其在设计工况与操作工况分别进行了应力强度分析与疲劳强度评定,结果发现结构满足应力强度要求,但不满足疲劳强度要求。通过调整接管的壁厚以及倒角尺寸,直到结构满足疲劳强度要求;同时也分析了接管内伸结构,该结构可以节省材料,提高疲劳寿命。     

浅析化工设备标准中对“危险截面”的考虑

几种化工设备(卧式容器、塔式容器、管壳体式换热器、球形储罐、大型储罐)标准中,根据设备结构形式建立了合理的力学模型。在设计过程中,除按照GB150进行受压元件的压力载荷计算,还应判断起重要作用的其它载荷因素,根据受力分析对某些危险截面进行特别考虑,确保设备的整体安全。本文列举了若干要点予以归纳。     

大型覆土式储罐多工况强度可靠性分析

采用计算机仿真分析方法,对两种沉降方式下4种工况的覆土式储罐进行数值仿真计算,得到8种不同条件下覆土式储罐的应力应变分布云图,基于云图结果对储罐许用极限进行预测,同时进行强度与模态计算分析。计算结果显示,最大应力集中于壳体与气室连接处;由仿真模拟结果可得,计算屈服评价指标均小于实际工程要求的许用应力值,表明在8种工况下罐体满足强度要求;模态计算结果表明,覆土工况下的储罐处于稳定状态。     

量化设计方法在天然气特大储罐结构安全中的应用

为提高特大储罐结构的本质安全性，以地震环境为例，研究了量化设计方法在特大储罐结构本质安全中的应用。从设置储罐尺寸、选择保冷材料并计算漏热量和计算外罐体临界失稳压力值三方面，进行了特大储罐结构本质安全的量化设计。以用钢量最少为实验指标，采用ansys软件建立了量化设计方法、API设计方法和GB设计方法的特大储罐有限元模型，比较了工作工况和试水工况下的应力强度。结果表明，采用量化设计方法，较其他两种方法节省钢材用量在50 t以上，得到的应力强度与设定值更接近，量化效果好；在地震载荷施加作用下，其结构的环向应变和径向位移均在安全范围内，危害程度低，满足本质安全性要求。     

大直径中压钩圈式浮头法兰的设计

简述了在中压设计工况下,大直径钩圈式浮头换热器的浮头法兰设计要点,主要包括:计算需考虑腐蚀前后两种状态;钩圈和浮头垫片的选型;超设计标准适用范围时结构参数b、b1、bn数值的确定;浮头法兰双头螺柱规格及数量的确定等,着重介绍了运用SW6计算程序试算并通过方案比对来辅助确定l(球冠形封头焊入浮头法兰深度)的合理取值,从而完成浮头法兰外径和厚度的优化设计。为今后类似设计提供借鉴。     

《化工设备设计》1996年总目录

一’’’’’’’’’、:设计计算:～‘I·‘‘‘‘t,(弟33卷1～6剽) 期页换热器外导流简应力分析与大开孑L研究及试验 1 7对《钢制压力容器——分析设计标准》的理解 1 12搅拌器的选择和设计 1 15固定管板式换热器的预应力技术 1 21喷射混和工艺的实验研究 1 25承受热循环载荷容器壁厚的确定 l 29整体相连的齿啮式卡箍连接设计 2 1受集中载荷的卧式容器受力分析与设计 2 7单面倾斜底化学品储罐设计计算 2 1l搅拌容器内的不稳定传热计算 2 17对《钢制压力容器——分析设计标准》的分析 之三——免除疲劳分析的条件 3 1壳体元件连接处附加弯…     

关于固定管板式换热器管板和壳体危险工况组合应力计算的探讨

本文对固定管板式换热器管板(不兼作法兰)和壳体在不同工况条件下的受力状况作出分析,提出设计换热器时管板应考虑二种危险工况;壳体的危险工况与管板的危险工况是不同的;根据设计条件(管、壳壁温)确定壳体应计算一种最危险工况,或者是二种危险工况,它们均不同于管板的二种危险工况。     

大型低温储罐网壳结构有限元分析研究

为研究大型低温储罐网壳结构常用的子午线和三角形两种结构形式的力学性能，针对1万方低温储罐分别采用两种网壳形式进行设计，通过有限元软件建模分析，对双子午线网壳和三角形网壳进行参数化建模，并针对不同的工况及不同长度下网壳的变形和应力情况进行分析计算，可以看出在相同用料长度下三角形网壳的最大应变和应力较大，在不同载荷工况下三角形网壳随着网壳层数增加，由定值载荷(内压、集中载荷、风载及雪载)引起的应变及应力随层数增加而减小，由自重、地震载荷或多种载荷叠加引起的应变及应力随层数增加而先减小后增大，通过对两种网壳结构形式进行力学性能仿真分析，为大型低温储罐网壳结构设计和选型提供依据。     

基于GB50068-2018标准的全容式LNG储罐基桩设计

本文以全容式LNG储罐高承台桩基础的基桩为研究对象,紧扣GB50068-2018准则要求,在区分不同设计状况的前提下,对各工况的作用进行分析研究;根据储罐所受作用的概率特性,确定各作用工况下储罐作用分项系数及作用代表值系数的取值;提出LNG储罐结构分析、设计方法,确定桩基础基桩设计的作用效应组合及基桩设计项;并针对储罐...     

大型立式圆筒形储罐设计中几个问题的探讨

针对大型立式圆筒形储罐的特点,结合其发展状况,论述了在设计及计算中罐壁厚度的确定,风载荷、地震载荷对罐体设计的影响,并对储罐罐顶、罐底的结构设计及相关标准的使用作了介绍。     

LNG储罐罐顶施工全过程分析的网壳结构优化设计

根据合理的施工程序、载荷条件和模型计算假定,对LNG储罐罐顶施工全过程建立不同分析工况的有限元模型,考虑到结构制造安装偏差引起的初始缺陷,对罐顶施工用网壳结构进行静力分析、屈曲分析和几何非线性分析,实现荷载位移变化全过程的追踪和罐顶施工全过程的设计优化。     

ANSYS子模型技术在LPG球罐设计检验中的应用

为了得到2 000m3LPG球罐的准确详细的应力分布情况和便于检验应力集中区域,建立了该球罐的简化模型,采用ANSYS软件在静态承载的工况下进行了有限元分析,明确了应力集中区域及应力值。利用子模型技术对局部区域进行了详细计算,并由板壳单元转化为实体单元。结果表明,该球罐结构强度满足设计要求,子模型切割边界选择正确,有效地为设计和检验提供了理论依据。     

基于ASME大型球罐有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对4000 m³大型球罐进行整体建模, 对其在不同操作工况下进行应力分析。同时研究球罐模型的建模方法、各种载荷的施加方法, 并采用ASME规范对球罐支柱和球壳连接处等多个部位进行应力评定, 总结出完整的应力分析方法, 从而为球罐的结构设计提供指导。经计算, 组合工况, 自重+设计压力+25%风载荷+地震载荷应力结果最大, 球壳上最大应力点发生在支柱与球壳连接处的最高点。球罐的最大应力值发生在支撑和球壳的连接部位, 说明支撑与球壳的连接处是薄弱点, 设计时应给予关注, 增加支柱与球壳连接长度能有效降低应力集中水平。     

2000m~3大型钢制球罐上极板开孔结构的应力强度评定

应用有限元软件对钢制球罐的上极板进行了两种工况下的分析,考虑到上极板的结构特性和承载特性,结构采用ANSYS 12.1有限元软件中提供的20节点单元(solid 95)进行建模,施加位移约束和载荷边界条件之后,得到了球罐上极板开孔结构的应力及应变云图,并依据JB 4732-1995《钢制压力容器分析设计标准》,参照GB12337—1998《钢制球形储罐》对其进行了强度评定。计算结果表明,该球罐的上极板结构是可靠的,为后续大型球罐的设计和优化提供了工程实用价值。     

内浮顶储罐的罐体设计

对内浮顶储罐与固定顶储罐进行了比较,从罐体的配置、作用、制造和检验等方面阐述了内浮顶储罐的罐体设计技术要求;论述了将固定顶储罐改造为内浮顶储罐的相关事项及改造步骤。     

3000m~3玻璃钢储罐有限元分析

使用有限元分析软件ANSYS对某油田开发工程中所使用的3 000 m~3玻璃钢储罐进行建模,建立了与储罐罐顶、罐壁、加强筋、抗风圈实际尺寸一致的计算模型,重点分析了储罐在设计内压、罐内液压、地震载荷、风载、雪载及集中载荷组合下的整体强度、刚度,并根据相应的标准对结构的安全性进行了评价,分析结果表明本玻璃钢储罐的设计是合理的,能够满足相应的力学和安全要求。     

1000m3氧气球罐应力分析设计

介绍了1000d氧气球罐的应力分析设计,分别对球罐整体及其上下极开孔结构压力试验工况、操作工况、地震工况和压力波动疲劳工况的应力进行了有限元分析,对其应力进行强度和疲劳寿命评定校核。     

球罐上、下极开孔结构应力分析

根据JB4732-1995设计标准来对球罐最重要结构之一上、下极开孔处进行应力分析,在分析过程中,考虑到了设计和液压试验这两种工况的受力情况。为保证设备的安全性,在评定路径的选取过程中,严格执行标准来进行,并且分别对上、下极做了有限元分析,对结果进行一次应力和一次应力加二次应力来进行校核,其结果均满足强度校核标准。     

Determining specimen thickness limit in fracture toughness tests applied to dental ceramics and metal alloy interfaces

The aims of the current study are to present computational simulations based on the finite element method in order to determine the lowest viable thickness of materials used to make ceramic samples based on the interface of groups of materials (Ni–Cr/ceramics, alumina/ceramics), and samples made of each of these materials, alone; as well as to report the effect of variation in the stress intensity factor of these interfaces (β). Test conditions were simulated in Abaqus CAE software and mesh features focused the crack tip. Fracture toughness analysis was carried out by simulating the three-point bending test (SEVNB specimen of the Fracture Mechanic standards). Based on the present results, the lowest material thickness necessary to meet the stress intensity requirement at the crack tip was 8 mm of each material, under symmetry condition, for sandwich composition. Such a thickness included fracture process zone (FPZ) size and plastic zone (PZ). Sandwich thickness was enough to maintain the test conditions established for the standards. Samples produced in the present study met the requirements of the fracture toughness test, based on the ASTM E?399 standard - specimens with the lowest possible sandwich thickness were obtained and they met the stress intensity requirements of the crack tip. This finding pointed towards a sample based on using a reduced amount of test materials - such as those used for dental restoration. The lowest material thickness in the sandwich was 8 mm, for all groups of materials, under symmetry conditions. This thickness includes fracture process zone size and plastic zone size. The herein proposed sandwich thickness was enough to maintain the test conditions established by fracture mechanic standards.     

化工园区目标储罐受撞击荷载的易损性分析

化工园区或厂区内,立式储罐撞击荷载的易损性能够反映其抵抗爆炸碎片撞击破坏的能力。本文将立式储罐在爆炸碎片撞击下的破坏失效问题界定为目标储罐撞击荷载的易损性问题,分析得到爆炸碎片随机参数分布。基于最大塑性应变准则构建了目标储罐在爆炸碎片撞击作用下的破裂失效极限状态方程并验证了方程的准确性。应用蒙特卡罗模拟绘制目标储罐在爆炸碎片撞击下的易损性曲线,得出碎片的撞击速度是影响储罐动力学响应的主要因素,撞击角在10°~40°时,角度变化会显著影响爆炸碎片的破坏能力。通过随机参数敏感性分析得出,储罐材料密度、撞击速度与目标储罐破裂失效概率正相关,储罐材料屈服强度、壁厚、碎片质量、撞击角与目标储罐破裂失效概率负相关;在设计制造大型立式储罐时,为了降低撞击荷载易损性,可以选用低密度、高强度级别的钢材,在满足储存工艺要求、施工能力与经济预算的前提下,选用厚度较大的圈板作为罐壁等。