高壓容器平蓋區(qū)域有限元應(yīng)力分析.pdf

1、高壓容器由于承受較高的壓力，有些情況下還同時(shí)承受較高溫度，一旦失效后果十分嚴(yán)重。因此，高壓容器的安全問題倍受科學(xué)界和工程界的關(guān)注。在常規(guī)設(shè)計(jì)中，高壓容器各部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)一般根據(jù)相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算，通過取較大的安全系數(shù)來保障其安全性，因此會(huì)造成較大的材料浪費(fèi)。
　　 有限元方法的引入為高壓容器設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步帶來了新的契機(jī)，本文采用有限元方法，運(yùn)用ANSYS12.1軟件對(duì)高壓容器平蓋進(jìn)行了分析研究，主要工作及結(jié)論如下：

2、　　 (1)本文以氨合成塔平蓋為例，通過材料屬性定義、三維有限元模型建立、劃分網(wǎng)格、施加載荷、計(jì)算求解和結(jié)果分析，完成了氨合成塔平蓋的分析設(shè)計(jì)，分析結(jié)果表明應(yīng)力值較大的區(qū)域?yàn)槠缴w上開孔和開槽等結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，會(huì)產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，多個(gè)集中應(yīng)力作用在同一個(gè)平面上，會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)截面的形成，最先引起平蓋失效。
　　 (2)分別建立了氨合成塔平蓋的位移場(chǎng)、溫度場(chǎng)和熱-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)，通過對(duì)兩種工況，即單純機(jī)械載荷作用下和機(jī)械載荷與溫度載荷共同

3、作用下應(yīng)力分布結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果表明熱-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)中計(jì)算出的應(yīng)力值與位移場(chǎng)中計(jì)算出的應(yīng)力值相比較均有不同程度的增加，最大應(yīng)力值增加了97％，即使這樣該平蓋的應(yīng)力值仍然遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度值，說明在常規(guī)設(shè)計(jì)方法中，平蓋的設(shè)計(jì)偏于安全。
　　 (3)針對(duì)上述結(jié)果分析出的不合理現(xiàn)象，提出了兩套改進(jìn)方案。方案一優(yōu)化了平蓋的開孔位置，通過改進(jìn)前后熱-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)路徑計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，得出減少危險(xiǎn)截面上結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域可以改善平蓋的受力情況。方