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高压容器筒体与封头连接处应力分析1、问题描述某高压容器设计压力为P=16MPa，筒体内径为R=900mm，筒体壁厚为T1=100mm，封头壁厚为T2=48 mm，筒体削边长度L=95 mm，试对该高压容器筒体与封头连接区进行应力分析，并进行优化。
2、分析问题由于主要讨论封头与筒体过渡区的应力状态，故忽略封头上其他结构，建立如下模型，其中筒体长度远大于边缘应力衰减长度，此处取用体长度为Lc=1200 mm。
有限元采用PLANE82单元，并设定轴对称选项。
通体下端各节点约束轴向位移，球壳对称面上各节点约束水平位移，内部施加均匀压力面载荷。
3、分析过程1、环境设置（1）以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径，工作文件名取为wb（2）设置标题：执行Utility Menu>Change Title命令，弹出Change Title 命令，输入wb ，单击OK按钮，关闭对话框。
（3）初始化设计变量：执行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令，弹出Scalar Paramerters对话框，输入数据。
2、定义单元材料（1）定义单元类型：执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框。
（2）单击OK，退回至Element Type对话框。
（3）设置对称轴选项：在Element Type对话框中，单击Option按钮，设置PLANE82 element type options 选项，在Element behavior K3 下拉框中选择Axisymmetric，单击OK。
（4）定义材料属性：执行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令，弹出如下对话框：（5）单击Isotropic项，弹出如下对话框：3、创建模型（1）生成球壳部分子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>PartialAnnulus命令，弹出如下对话框（左），生成图形（右）：（2）生成筒体子午面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle >By 2 Corners命令。
基于 ANSYS的典型压力容器应力分析设计2010 年第 3 期（总第 136 期）业东，农琪（广西工业职业技术学院，广西530001 ）【摘要】研究从工程实践应用需求出发，采用ANASYS9.0有限元软件对容器进行详细的应力分析计算，对不同类别的应力进行分类和强度评定。
应力强度满足分析设计标准，确保了容器的安全可靠性。
【关键词】应力；强度；压力容器；分析设计；有限元1研究的目的和意义过去，压力容器及其部件的设计基本采用常规设计法, 以弹性失效准则为基础，材料的许用应力采用较大的安全系数来保证，一般情况常规设计仅考虑容器壁厚中均匀分布的薄膜应力，不考虑其他类型的应力，如局部高应力和边缘应力均不考虑等 , 常规设计不讨论由此而产生的多种失效形式。
分析设计以塑性失效和弹塑性失效准则为基础，并引入安全寿命的概念，对具有循环加载特征的部件进行疲劳分析。
比较详细地计算了容器和承压部件的各种应力，对应力进行分类，再采用不同的应力强度条件给予限制[1]。
本课题研究的目的是对石油化工生产中广泛使用的典型压力容器进行应力分析，应用ANSYS软件编写参数化设计程序，对典型压力容器中的筒体、椭圆形封头、锥形封头，开设人孔、接管等进行应力分析，为压力容器的分析设计提供一种比较通用的设计方法。
2钢制压力容器设计的两种规GB 150－ 1998《钢制压力容器》是以弹性失效准则为理论基础，导出较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用应力值以，即可确定容器的壁厚。
在标准所规定的适用围，按标准要求所设计、制造的容器是安全可靠的。
JB 4732－ 1995《钢制压力容器——分析设计标准》是以弹塑性失效准则为理论基础，应用极限分析和安定性原理，允许容器材料局部屈服，采用最大剪应力理论，以主应力差的最大值作为容器发生垮塌和破坏的依据。
标准要求对容器所需部位的应力作详细计算，并进行强度评定和疲劳分析。
高压空气储罐压应力分析化工与能源学院过程装备与控制工程一班高压空气储罐压应力分析一、项目要求：高压空气储罐设计压力超过35MPa，不能使用常规设计，必须使用分析设计标准，高压空气储罐还涉及到疲劳问题，首要问题应该先进行应力分析，应力分类校核。
本例进行罐体压力应力分析‘尺寸如图：二.有限元软件选择本项目计算选用国际大型通用有限元软件ansys来进行应力分析和强度评定。
ansys 是一套功能最为强大的工程模拟的有限元软件，在生产和研究中为各国的工程师和研究人员所广泛采用，在大量的高科技产品研究中发挥着巨大的作用。
三．计算基础数据设备条件表：材料及管口表设计变量四．有限元模型建立4.1建立平面模型有限元单元选取压力容器常用单元quad4 node183，属性k3设置为轴对称性质。
如图4.2进行网格划分，最大尺寸设置为4，分四部分面积分别划分结构化网格，如图4.3检查网格形状，范围选sum ，结果如图，无警告，无错误，可以进行计算。
如图4.4施加约束右侧边，Uy=0.施加载荷，线载荷Pd ，施加到内壁。
法兰力矩施加在法兰外端面上，如图:5.1进行求解，后处理以云图方式显示变形，如图：5.2各部件应力强度分布：最大应力分布在法兰与球形封头连接处大小为374.168MPa。
最大节点力，节点位置如图：5.3应力线性化处理，设定A-A路径，如图5.4在路径上，ansys给出线性化结果，如附录所示。
六，结论：主要应力评定：对于SA-737-C,Sm=184MPa,1.5Sm=276MPa主要应力强度+次要应力评定对于SA-737-C,3Sm=552MPa对于SA-350-LF2,Sm=158.7MPa，3Sm=476MPa附录1：壳体的应力分类数据值A-A路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=A-A DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=29665OUTSIDE NODE=29771LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ65.2136.28186.4-63.670.0000.000S1S2S3SINT SEQV186.4116.0-14.55200.9176.6**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI28.3073.16 4.397-18.750.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-28.30-73.16-4.39718.750.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI79.9621.50 4.39775.5668.63C0.0000.0000.0000.0000.000O-4.397-21.50-79.9675.5668.63**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI93.51109.4190.8-82.410.0000.000C65.2136.28186.4-63.670.0000.000O36.91-36.88182.0-44.920.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI190.8184.318.67172.1168.9C186.4116.0-14.55200.9176.6O182.058.15-58.11240.1208.0**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI19.82171.829.42-65.720.0000.000C-6.619-25.78-10.79 6.2220.0000.000O13.3235.7616.01-11.500.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI196.329.42-4.650201.0186.3C-4.776-10.79-27.6222.8420.51O40.6116.018.47932.1329.10**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI113.3281.3220.2-148.10.0000.000C58.5910.50175.6-57.450.0000.000O50.23-1.113198.0-56.420.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI367.6220.227.02340.6295.80.000C175.696.82-27.73203.3177.6O198.086.55-37.43235.4204.00.000B-B路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=B-B DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=28117OUTSIDE NODE=28156LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ6.538138.4129.7-27.730.0000.000S1S2S3SINT SEQV 144.0129.70.9450143.0136.5**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I0.6735-95.06-37.22-0.85630.0000.000 C0.0000.0000.0000.0000.0000.000 O-0.673595.0637.220.85630.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI0.6811-37.22-95.0795.7583.52C0.0000.0000.0000.0000.000O95.0737.22-0.681195.7583.52**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZ I7.21243.3492.47-28.580.0000.000 C 6.538138.4129.7-27.730.0000.000 O 5.865233.5166.9-26.870.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI92.4759.09-8.538101.089.14C144.0129.70.9450143.0136.5O236.6166.9 2.735233.9208.0**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I-2.76330.239.63510.550.0000.000 C 1.336-17.36-5.255-5.4050.0000.000 O-32.91107.8 5.46831.270.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI33.329.635-5.85039.1734.17C 2.786-5.255-18.8121.5918.90O114.4 5.468-39.55154.0137.1**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 4.44973.57102.1-18.030.0000.000C7.874121.0124.4-33.130.0000.000O-27.05341.3172.4 4.3960.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI102.177.990.2832E-01102.192.410.000C130.0124.4-1.113131.1128.4O341.3172.4-27.10368.4319.40.000C-C路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=C-C DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=29717OUTSIDE NODE=29826LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ26.2898.98154.3-71.900.0000.000S1S2S3SINT SEQV154.3143.2-17.94172.2167.0**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI7.6368.608-8.54212.130.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-7.636-8.6088.542-12.130.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI20.26-4.020-8.54228.8126.83C0.0000.0000.0000.0000.000O8.542 4.020-20.2628.8126.83**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI33.91107.6145.8-59.770.0000.000C26.2898.98154.3-71.900.0000.000O18.6490.37162.8-84.030.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI145.8141.00.5389145.2142.9C154.3143.2-17.94172.2167.0O162.8145.9-36.86199.7191.8**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 1.502-8.071-0.7169-0.24880.0000.000C-1.262 4.5830.5213-0.6075E-010.0000.000O 2.877-8.506-1.009 1.0730.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI 1.509-0.7169-8.0779.5868.690C 4.5840.5213-1.263 5.846 5.190O 2.977-1.009-8.60711.5810.19**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI35.4199.51145.0-60.020.0000.000C25.01103.6154.8-71.960.0000.000O21.5281.86161.8-82.960.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI145.0135.5-0.5758145.6141.10.000C154.8146.3-17.69172.5168.4O161.8140.0-36.59198.4188.40.000D-D路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=D-D DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=37OUTSIDE NODE=817LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ -22.2165.53128.7-1.0260.0000.000 S1S2S3SINT SEQV128.765.54-22.23150.9131.3**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI19.2721.86-10.07-9.3500.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-19.27-21.8610.079.3500.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI30.0111.13-10.0740.0734.72C0.0000.0000.0000.0000.000O10.07-11.13-30.0140.0734.72**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZ I-2.94487.39118.6-10.380.0000.000 C-22.2165.53128.7-1.0260.0000.000 O-41.4943.66138.88.3240.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI118.688.57-4.120122.8110.8C128.765.54-22.23150.9131.3O138.844.47-42.29181.1156.8**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I 3.552-30.62-3.783 3.4890.0000.000 C-0.39548.137 1.194-0.37160.0000.000 O 4.776-27.40-2.861-2.5430.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI 3.905-3.783-30.9834.8831.74C8.153 1.194-0.41158.5657.885O 4.975-2.861-27.6032.5729.45**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I0.608856.77114.9-6.8870.0000.000 C-22.6173.66129.9-1.3980.0000.000 O-36.7116.26135.9 5.7810.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMP I114.957.60-0.2235115.199.660.000 C129.973.68-22.63152.5133.6O135.916.89-37.33173.2153.50.000。
压力容器分析报告目录1 设计分析依据 01.1 设计参数 01.2 计算及评定条件 (1)1.3 材料性能参数 (1)2 结构有限元分析 (2)2.1 理论基础 (2)2.2 有限元模型 (3)2.3 划分网格 (4)2.4 边界条件 (4)3 应力分析及评定 (4)3.1 应力分析 (4)3.2 应力强度校核 (5)4 分析结论 (7)4.1 上封头接头外侧 (8)4.2 上封头接头内侧 (11)4.3 上封头壁厚 (14)4.4 筒体上 (17)4.5 筒体左 (20)4.6 下封头接着外侧 (24)4.7 下封头壁厚 (27)1 设计分析依据（1）压力容器安全技术监察规程（2）JB4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》-2005确认版1.1 设计参数表1 设备基本设计参数正常设计压力 MPa7.2最高工作压力 MPa 6.3设计温度℃0~55工作温度℃5~55压缩空气 46#汽轮机工作介质油焊接系数φ 1.0腐蚀裕度 mm 2.0容积㎡ 4.0容积类别第二类筒体29.36计算厚度 mm封头29.031.2 计算及评定条件（1）静强度计算条件表2 设备载荷参数设计载荷工况工作载荷工况设计压力 7.2MPa工作压力 6.3MPa设计温度 55℃工作温度 5~55℃注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工作载荷进行计算，本报告中分别选用设计载荷进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
1.3 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模型取自JB4732-95表G-5，泊松比根据JB4732-95的公式（5-1）计算得到，设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2、表6-4、表6-6确定。
表3 材料性能参数性能温度55℃设计应力强材料名称厚度弹性模型泊松比度1.92×钢管20≤10mm150 MPaμ=0.3103MPa1.92×μ=0.3锻钢Q345≤100mm185 MPa103MPa1.92×钢板16MnR26~36188 MPaμ=0.3103MPa1.92×μ=0.3锻钢16Mn≤300mm168 MPa103MPa2 结构有限元分析2.1 理论基础传统的压力容器标准与规范，一般属于“常规设计”，以弹性失效准则为理论基础，由材料力学方法或经验得到较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用值以内，即可确认容器的壁厚。
[环保#安全]DO I :10.3969/.j issn .1005-2895.2011.02.031收稿日期:2010-08-13;修回日期:2010-10-08作者简介:林国庆(1986),男,吉林农安人,硕士研究生,主要研究方向为压力容器的疲劳与可靠性。
E -m ai:l l gq0726@126.co m基于ANSYS 软件对压力容器开孔接管区的应力与疲劳分析林国庆,王茂廷(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001)摘 要:文章利用AN S Y S 有限元软件对压力容器开孔接管区进行应力分析,获得了开孔接管区的应力强度分布图,得到最大应力发生在筒体最高位置与接管的连接处,最大应力强度值为247.478M Pa 。
然后利用AN S Y S 进行疲劳寿命分析,将有限元方法与疲劳寿命分析理论相结合,得到累积使用系数均小于1,即开孔接管部位满足疲劳强度的要求,因此该容器是安全的。
通过此次分析再次证明了AN SYS 软件为压力容器实际工程应用中提供了可靠的、高效的理论依据。
图4表3参11关 键 词:压力容器;应力分析;疲劳分析;AN S Y S 软件;开孔接管区;累积使用系数中图分类号:TQ055 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2011)02-0116-04Stress Analysis and Fati gue Anal ysis of Pressure V esselOpeni ng Tubi ng Based on ANS Y S Soft wareL I N Guo -qing ,WANG M ao -ti n g(School o fM echan ica l Eng ineer i ng,L iaon i ng Shi hua U n i versity ,Fushun 113001,Ch i na)Abst ract :In t h is paper ,the app lication o f ANSYS finite ele m ent soft w are to anal y sis the stress of nozzle op ening pressurevessel to obtain t h e nozzle op ening stress intensity d istribution,t h e greatest stress is a t t h e hi g hest position in t h e cy linder connected w ith t h e op ening tubing and the m ax i m um stress i n tensity is 247.478M Pa ,then using theANSYS finite ele m ent s oft w are to ana l y sis the fatigue life of the nozzle o p en i n g pressure vessel ,w hich co m bined the finite ele m entm ethod w ith t h e fatigue li f e theory.A t last obta i n ed the cum ulati v e coeffic i e n ts w ere less than 1,that is to say that the nozzle opening pressure vessel partsm eet the requ ire m ents of fati g ue strength ,result in the contai n er is sa fe .Through theoretic ana l y sis and the resu lt of finite -ele m ent analysis is proved thatANSYS so ft w are is acceptable and e ffi c ien.t A t the sa m e ti m e it prov i d es the t h eo retic support to present pressure vesse l eng i n eeri n g .[Ch ,4fig .3tab .11re.f ]K ey w ords :pressure vessels ;stress analysis ;fatigue ana l y sis ;ANSYS soft w are ;no zzle openi n g ;cum ulati v e coeffic i e n ts 0 引言压力容器是石油、化工、机械、核工业、航天、轻工、食品、制药等多种工业中广泛使用的承压设备。
高压空气储罐压应力分析化工与能源学院过程装备与控制工程一班高压空气储罐压应力分析一、项目要求：高压空气储罐设计压力超过35MPa，不能使用常规设计，必须使用分析设计标准，高压空气储罐还涉及到疲劳问题，首要问题应该先进行应力分析，应力分类校核。
本例进行罐体压力应力分析‘尺寸如图：二.有限元软件选择本项目计算选用国际大型通用有限元软件ansys来进行应力分析和强度评定。
ansys 是一套功能最为强大的工程模拟的有限元软件，在生产和研究中为各国的工程师和研究人员所广泛采用，在大量的高科技产品研究中发挥着巨大的作用。
三．计算基础数据设备条件表：材料及管口表设计变量四．有限元模型建立4.1建立平面模型有限元单元选取压力容器常用单元quad4 node183，属性k3设置为轴对称性质。
如图4.2进行网格划分，最大尺寸设置为4，分四部分面积分别划分结构化网格，如图4.3检查网格形状，范围选sum ，结果如图，无警告，无错误，可以进行计算。
如图4.4施加约束右侧边，Uy=0.施加载荷，线载荷Pd ，施加到内壁。
法兰力矩施加在法兰外端面上，如图:5.1进行求解，后处理以云图方式显示变形，如图：5.2各部件应力强度分布：最大应力分布在法兰与球形封头连接处大小为374.168MPa。
最大节点力，节点位置如图：5.3应力线性化处理，设定A-A路径，如图5.4在路径上，ansys给出线性化结果，如附录所示。
六，结论：主要应力评定：对于SA-737-C,Sm=184MPa,1.5Sm=276MPa主要应力强度+次要应力评定对于SA-737-C,3Sm=552MPa对于SA-350-LF2,Sm=158.7MPa，3Sm=476MPa附录1：壳体的应力分类数据值A-A路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=A-A DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=29665OUTSIDE NODE=29771LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ65.2136.28186.4-63.670.0000.000S1S2S3SINT SEQV186.4116.0-14.55200.9176.6**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI28.3073.16 4.397-18.750.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-28.30-73.16-4.39718.750.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI79.9621.50 4.39775.5668.63C0.0000.0000.0000.0000.000O-4.397-21.50-79.9675.5668.63**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI93.51109.4190.8-82.410.0000.000C65.2136.28186.4-63.670.0000.000O36.91-36.88182.0-44.920.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI190.8184.318.67172.1168.9C186.4116.0-14.55200.9176.6O182.058.15-58.11240.1208.0**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI19.82171.829.42-65.720.0000.000C-6.619-25.78-10.79 6.2220.0000.000O13.3235.7616.01-11.500.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI196.329.42-4.650201.0186.3C-4.776-10.79-27.6222.8420.51O40.6116.018.47932.1329.10**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI113.3281.3220.2-148.10.0000.000C58.5910.50175.6-57.450.0000.000O50.23-1.113198.0-56.420.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI367.6220.227.02340.6295.80.000C175.696.82-27.73203.3177.6O198.086.55-37.43235.4204.00.000B-B路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=B-B DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=28117OUTSIDE NODE=28156LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ6.538138.4129.7-27.730.0000.000S1S2S3SINT SEQV 144.0129.70.9450143.0136.5**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I0.6735-95.06-37.22-0.85630.0000.000 C0.0000.0000.0000.0000.0000.000 O-0.673595.0637.220.85630.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI0.6811-37.22-95.0795.7583.52C0.0000.0000.0000.0000.000O95.0737.22-0.681195.7583.52**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZ I7.21243.3492.47-28.580.0000.000 C 6.538138.4129.7-27.730.0000.000 O 5.865233.5166.9-26.870.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI92.4759.09-8.538101.089.14C144.0129.70.9450143.0136.5O236.6166.9 2.735233.9208.0**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I-2.76330.239.63510.550.0000.000 C 1.336-17.36-5.255-5.4050.0000.000 O-32.91107.8 5.46831.270.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI33.329.635-5.85039.1734.17C 2.786-5.255-18.8121.5918.90O114.4 5.468-39.55154.0137.1**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 4.44973.57102.1-18.030.0000.000C7.874121.0124.4-33.130.0000.000O-27.05341.3172.4 4.3960.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI102.177.990.2832E-01102.192.410.000C130.0124.4-1.113131.1128.4O341.3172.4-27.10368.4319.40.000C-C路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=C-C DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=29717OUTSIDE NODE=29826LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ26.2898.98154.3-71.900.0000.000S1S2S3SINT SEQV154.3143.2-17.94172.2167.0**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI7.6368.608-8.54212.130.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-7.636-8.6088.542-12.130.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI20.26-4.020-8.54228.8126.83C0.0000.0000.0000.0000.000O8.542 4.020-20.2628.8126.83**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZI33.91107.6145.8-59.770.0000.000C26.2898.98154.3-71.900.0000.000O18.6490.37162.8-84.030.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI145.8141.00.5389145.2142.9C154.3143.2-17.94172.2167.0O162.8145.9-36.86199.7191.8**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI 1.502-8.071-0.7169-0.24880.0000.000C-1.262 4.5830.5213-0.6075E-010.0000.000O 2.877-8.506-1.009 1.0730.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI 1.509-0.7169-8.0779.5868.690C 4.5840.5213-1.263 5.846 5.190O 2.977-1.009-8.60711.5810.19**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI35.4199.51145.0-60.020.0000.000C25.01103.6154.8-71.960.0000.000O21.5281.86161.8-82.960.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMPI145.0135.5-0.5758145.6141.10.000C154.8146.3-17.69172.5168.4O161.8140.0-36.59198.4188.40.000D-D路径应力强度值PRINT LINEARIZED STRESS THROUGH A SECTION DEFINED BY PATH=D-D DSYS=0*****POST1LINEARIZED STRESS LISTING*****INSIDE NODE=37OUTSIDE NODE=817LOAD STEP1SUBSTEP=1TIME= 1.0000LOAD CASE=0THE FOLLOWING X,Y,Z STRESSES ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM.**MEMBRANE**SX SY SZ SXY SYZ SXZ -22.2165.53128.7-1.0260.0000.000 S1S2S3SINT SEQV128.765.54-22.23150.9131.3**BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZI19.2721.86-10.07-9.3500.0000.000C0.0000.0000.0000.0000.0000.000O-19.27-21.8610.079.3500.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI30.0111.13-10.0740.0734.72C0.0000.0000.0000.0000.000O10.07-11.13-30.0140.0734.72**MEMBRANE PLUS BENDING**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDE SX SY SZ SXY SYZ SXZ I-2.94487.39118.6-10.380.0000.000 C-22.2165.53128.7-1.0260.0000.000 O-41.4943.66138.88.3240.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI118.688.57-4.120122.8110.8C128.765.54-22.23150.9131.3O138.844.47-42.29181.1156.8**PEAK**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I 3.552-30.62-3.783 3.4890.0000.000 C-0.39548.137 1.194-0.37160.0000.000 O 4.776-27.40-2.861-2.5430.0000.000 S1S2S3SINT SEQVI 3.905-3.783-30.9834.8831.74C8.153 1.194-0.41158.5657.885O 4.975-2.861-27.6032.5729.45**TOTAL**I=INSIDE C=CENTER O=OUTSIDESX SY SZ SXY SYZ SXZ I0.608856.77114.9-6.8870.0000.000 C-22.6173.66129.9-1.3980.0000.000 O-36.7116.26135.9 5.7810.0000.000 S1S2S3SINT SEQV TEMP I114.957.60-0.2235115.199.660.000 C129.973.68-22.63152.5133.6O135.916.89-37.33173.2153.50.000。
基于ANSYS的压力容器的应力分析与结构优化作者：成鹏涛来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第08期摘要：本文利用ANSYS有限元分析软件对缓冲压力容器进行了应力分析和壁厚优化。
在满足应力强度的条件下，得到了合理的方案。
容器质量降低17.5%，球形封头壁厚降低16.7%，由此可见优化效果明显。
关键词：压力容器；应力分析；优化设计；壁厚；ANSYS；缓冲器压力容器是一种广泛应用于石油化工、机械、轻工、食品等行业的压力容器设备。
传统的压力容器设计采用规则设计，即按照标准GB150《钢制压力容器》。
为了确保安全的容器，设计师总是试图增加壁厚提高压力容器的承载能力，结构强度的结果是相对保守的，这限制了容器的整體性能的提高和材料的有效使用。
随着分析设计理念的发展，越来越多的设计人员优化了压力容器的结构。
本文利用ANSYS有限元分析软件对容器各部分进行了详细的应力计算和分析，以容器的最小质量为目标，不降低设备的安全性。
通过优化设计方法，给出了压力容器参数的最优组合，以减小结构的厚度，有效地提高材料使用效率。
1 压力容器参数及应力云图1.1 工作条件和结构参数有一缓冲器，整个缓冲器封头材料为16MnR，接管材料为16Mn，其参数见表1。
设计压力p=32MPa，弹性模量E=206GPa，泊松比μ=0.3。
壁厚参考范围t1=30～39mm，t2=15～24mm，许用应力[σ]=250MPa。
1.2 参数化建模根据结构特点和荷载特性，采用轴对称力学模型进行分析，从关键点生成曲面，建立二维模型。
该结构采用PLANE82进行网格划分，这是ANSYS软件提供的8个节点的轴对称单元。
1.3 施加载荷及应力分布有限元分析的目的是了解模型对外界荷载的响应。
使用有限元分析工具的关键步骤是正确识别和定义负载，有效地实现仿真负荷。
在这种情况下，压力容器内表面的压力为32MPa，对球形头末端的对称面施加对称约束。
管道末端的轴向拉伸应力为：得到了应力结果。
