基于ANSYS的压力容器应力分析
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Ansys+Workbenc压力容器应力线性化(
Ansys Workbench 应力线性化过程图文详解
1. 首先，要进行应力线性化，必须定义适当的路径，classic中通过命令【ppath】进行，这里方法是在model标签上右键插入Construction Geometry，如下图：
2. 选择后，Outline中出现Construction Geometry选项，在选项上右键插入path，如下图
3. 插入路径后，显示如下图所示路径的Detail选项卡，黄色区域是对路径的定义区域，目前版本只能定义两点的路径，可已通过选择点、线、面或者坐标的方式定义起、止点【默认的，face模式，则取点为面中心，edge模式，取点为其中点，vertex模式，取点为模型上存在的点，坐标模式，取点为鼠标点击的模型表面任一点，选中的点都可以Detail项中的x，y，z坐标值进行调整】
4. 定义好的路径如下图所示
选择方式按钮
这里定义路径参照的坐标系，路径取样点数信息
5. 定义好路径后，在标签【Solution】上右键插入应力线性化选项，或者点中【Solution】后，在快捷栏选择一种应力线性化，效果是一样的，如下图所示
6. 插入应力线性化选项后，出现如下图所示的Detail选项卡，黄色为预选的路径
选择参与线性化的实体
选择应力线性化类型，其实就是重新定义
线性化结果时间选项，多载荷步求解使用
线性化参照的坐标系，可以选择自己定义的坐标系
通过subtype选择的应力类型都会出现在这里，可以看到，
这些结果都是可以参数化的，也就是说，可以继续进行基于
线性化应力结果的优化
定义好的路径会在这里显示，
选择一个作为当前线性化路
径
7. 线性化的结果示例。
应力线性化选项，做过的朋友都明白，不详细说了。
基于ANSYS的腐蚀压力管道的应力分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａｒ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｔ ｓ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｏ ｅａ ｉｎ ｆ ｉｅ ｎ ｅ ｅ ｃ ｒｏ ｉｎ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｔｄ ｅ ａ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｃ ｒ ｎ ａ ａ ｉ ａ ｄ ｓｒ ｓｄ ｓｉ ｔ ｐ ｒ ｔ ｓｏ ｐ ｓｕ ｄ ｒｔ ｏｒ ｓｏ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｓｕ ｉｄ ｂ ｓ ｄ ｙ ｙ ｅ ｔｂ ｏ ｏ ｐ ｈ
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芒
中现象加 剧 ， 易发 生破坏 。 更
参考 文献 ：
［］ 蒋 １ 奇， 隋青美 ， 高 瑞． 管道缺 陷漏磁场和缺 陷尺寸关 系的研
究［ ］ 无损检测 ，０５，７ ８ ：９ － ９ ． Ｊ． ２０ ２ （ ）３ ６ ３ ８
图 ８ 管 道应 力与腐蚀深度对应关系 曲线 图
［ ］ 张喜艳 ， ２ 谭跃刚． 管道缺陷漏 磁检测信号 的仿 真［ ］ 机械 ，０ ８ Ｊ． ２ ０
（ ）有 限元 计 算 结果 有 限元 计 算 结 果 如 表 １ ２
和 图 ２所示 。
道 内壁产 生均 匀腐 蚀 或 沿 轴 向产 生 沟槽 。因此 几 何 模 型 可简 化 为平 面应 变 问题 ， 文 采 用平 面 板 单 元 本 ｐａｅ２进 行模 拟分 析 Ｊ ｌ ４ ｎ 。无裂 缝模 型和 网格 划 分如
石 油 工程 建设 ，０ ５，１ ３ ：７ １． ２０ ３ （） １—９
１ ｅ ｄ ｒｎ ｅ ｄ ｎ ｎ ｔ ｓ ｒ ｃ ｓ ａ ｄ ｃ ｒｏ ｉｎ ｄ ｍａ ｅ ｎ ｅ ｒｔ ａ ａ ｉ ｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ１ ｉ ｕ ｇ ｗ ｌ ｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｅ ｓ ｃ ａ ｋ ｏ ｒｓｏ ａ ｇ ，ａ ｄ ａ ｔ ｏｅ ｉｌ ｂ ｓ ｓ ｒｖ ｄ ｄ ｆ ｆ ｃｉ ｏ ｔ ． ｎ ｉ ｒ ｎ ｈ ｃ ｓ ｏ ｖ ｏ
芒
中现象加 剧 ， 易发 生破坏 。 更
参考 文献 ：
［］ 蒋 １ 奇， 隋青美 ， 高 瑞． 管道缺 陷漏磁场和缺 陷尺寸关 系的研
究［ ］ 无损检测 ，０５，７ ８ ：９ － ９ ． Ｊ． ２０ ２ （ ）３ ６ ３ ８
图 ８ 管 道应 力与腐蚀深度对应关系 曲线 图
［ ］ 张喜艳 ， ２ 谭跃刚． 管道缺陷漏 磁检测信号 的仿 真［ ］ 机械 ，０ ８ Ｊ． ２ ０
（ ）有 限元 计 算 结果 有 限元 计 算 结 果 如 表 １ ２
和 图 ２所示 。
道 内壁产 生均 匀腐 蚀 或 沿 轴 向产 生 沟槽 。因此 几 何 模 型 可简 化 为平 面应 变 问题 ， 文 采 用平 面 板 单 元 本 ｐａｅ２进 行模 拟分 析 Ｊ ｌ ４ ｎ 。无裂 缝模 型和 网格 划 分如
石 油 工程 建设 ，０ ５，１ ３ ：７ １． ２０ ３ （） １—９
基于JB4732标准的压力容器应力分析
压力容器的静力学分析与模态分析压力容器的制造和使用都有严格规范标准，本文借助ANSYS软件对某型压力容器结构进行静力学分析与模态分析，结合压力容器分析设计标准JB4732-1995，对压力容器的应力结构进行评定，从而对压力容器结构进行强度校核。
本文所研究分析的压力容器结构如下所示，压力容器顶部开孔为非对称开孔，侧边开孔为对称开孔。
压力容器筒体外径为1218mm，总高度为4058mm，顶部接管内径为212mm，侧边接管内径为468mm，筒体壁厚为28mm。
压力容器的工作压力为3.2MPa，容器内工作温度为-25℃-55℃，整体结构材料为14Cr1Mo。
图1 压力容器结构三维模型（右图为剖视）表3.1 压力容器结构应力分析的材料参数材料弹性模量（Gpa）泊松比许用应力(MPa)14Cr1Mo 183 0.3 1403.1 有限元模型建立采用ANSYS Workbench进行静力学分析，需要先对压力容器结构进行网格划分，为提高计算精度，保证线性化应力后处理的准确性，对压力容器结构采用全六面体的网格划分，且在厚度方向上划分至少3层的网格。
网格单元类型采用高阶单元类型，在ANSYS 中的单元类型号为Solid186，Solid186单元结构如下图所示，该单元共有20个节点，单元形状为六面体，在六面体的顶点处共有8个节点，在六面体边的中点位置处共有12个节点，合计20个节点。
Solid186可以很好的适用于线性或非线性的有限元仿真分析，同时还支持塑性本构、蠕变本构等一些特殊的非线性材料。
Solid186属于实体单元，实体单元每个节点具有三个平动自由度，分别为UX，UY和UZ。
结构厚度方向上布置多层网格单元，可以很好的分析出结构在厚度方向上的应力变化梯度，提高计算精度[13]。
图2 Solid186单元类型结构图采用workbench自带的Mesh功能对压力容器结构进行网格划分，整体的网格尺寸设置为15mm，厚度方向划分三层网格。
ansys入门之三(应力分析)
应力分析 - 前处理
...网格划分
指定网格控制 是网格划分的第二步。
ANSYS 中有许多可用的网格控制。现在， 我们 介绍一个指定网格密度的简单方法，智能网格划 分。
智能网格划分是一种运算法则，它按照线的长度， 曲率和对孔的近似确定模型中线的分割单元数。
30
你只需要指定从1（最细网格）到10（最粗网格） 的“尺寸水平”，其他的由ANSYS处理。
19
应力分析 - 前处理
...网格划分
实常数
20
实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确 定的几何形状。 例如:
梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。 要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。 壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积， 要指明壳的厚度，必须用实常数。
维数 -- 2-D (仅有X-Y 平面), or 3-D.
假定的位移形函数 -- 线性及二次
ANSYS有超过150个的单元类型可供选择。对于 如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定
应力分析 - 前处理
...网格划分
定义单元类型:
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete [Add] 添加新单元类型 选择想要的类型(如 SOLID92) 并按 OK键 [Options] 指定附加的单元 选项 或使用 ET 命令: et,1,solid92
...网格划分
先定义好材料类型 的结构树 接着输入单个材料 的性质值 或使用 MP 命令
mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,.3
26
应力分析 - 前处理
压力容器ansys有限元分析设计实例
ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据 (2)1.1 设计参数 (2)1.2 计算及评定条件 (2)二. 结构壁厚计算 (3)三. 结构有限元分析 (4)3.1 有限元模型 (5)3.2 单元选择 (5)3.3 边界条件 (6)四. 应力分析及评定 (7)4.1 应力分析 (7)4.2 应力强度校核 (8)4.3疲劳分析校核 (11)五. 分析结论 (11)附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(A) (12)附录2设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(B) (13)附录3设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(C) (14)附录4设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(D) (16)附录5设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(E) (17)附录6设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(F) (19)附录7设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(G) (20)附录8设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(H) (21)一. 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1.2 计算及评定条件(1) 静强度计算条件表2 设备载荷参数注：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进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
(2) 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模量取自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和表6-6确定。
表3 材料性能参数性能(3) 疲劳计算条件此设备接管a 、c 上存在弯矩，接管载荷数据如表4所示。
表4 接管载荷数据表二. 结构壁厚计算按照静载荷条件，根据JB4732-95第七章（公式与图号均为标准中的编号）确定设备各元件壁厚，因介质密度较小，不考虑介质静压，同时忽略设备自重。
基于ANSYS参数化语言的压力容器优化设计
２ ￣５ ０ Ｐ ０ ｍｍ 钛 合金 容器应 力 分析
进 行压力 容器 设计 ，一般 首先 按照 “ 安全裕 等 度 ” 准则 对压 力容 器 中的应力 进 行分类 ，然后按 照各
２ １ ｑ ０ ｍｍ 钛合金 （ Ｃ４ 容 器参 数 ． ｂ ０ ５ Ｔ ）
内径 （ ｍ） ａ ｒ ： ５ ０ ０；
压力 容器 开 口部位 出现 的应力 集 中 问题 以及 反复 加载
外 还 有 由于 小 圆角 （ 部 不连 续 、 力集 中） 局 部 热 局 应 及
效应 产生 的 峰值应 力 Ｆ， 总应 力为 ＋Ｑ＋Ｆ。 形压 球 力 容 器应 力分 布见 图 １ 。
条件 下结 构 中的疲 劳裂 纹扩展 问题 ；对 于在 高温 环境 下工 作 的容器 ，容 器局 部高应 力 区在 高温 下还会 引起 高 的蠕变 速度 问题 。为 了解决 这些 问题 我们 必须 寻求
收 稿 Ｅ期 ：２０ —７３ ；修 回 日期 ：２ ０ —０２ ｌ ０ ６０ —１ ０ ６１－ ０ 作 者 简 介 ： 李虎 林 （９ ８） 男 ， 肃 白银人 ， １７一， 甘 工程 师 ， 科 本
安全 系数 ：
≥２ ；
维普资讯
２０ ０ ７年第 ２期
维普资讯
第 ２期 （ 第 １ １期 ） 总 ４
２０ ０ ７年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ ２ ．
Ａｐ ． ｒ
文章 编号 ：６ ２６ １ （ Ｏ ７ Ｏ一Ｏ ６Ｏ １ ７—４ ３ ２ Ｏ ）２Ｏ ５一 ３
０ 引 言
以及 峰值 应 力 Ｆ，总应 力为 Ｐ ＋Ｑ＋Ｆ。 球 形容 器 中几何 不连续 部 位 ，如开 口部位 ，存 在 由内压 产生 的局 部薄 膜应 力 ， 因处 于几何 不连 续 但 区 ，因此该 区域 既有 由 内压在球 壳 与管 口中产 生 的应 力 ， 有球 壳 与管 口结构 不连 续效应 产生 的应 力 Ｑ， 也 另
基于ANSYS的典型压力容器应力分析设计说明.doc
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。
压力容器ansys有限元分析设计实例
ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据 (2)1.1 设计参数 (2)1.2 计算及评定条件 (2)二. 结构壁厚计算 (3)三. 结构有限元分析 (4)3.1 有限元模型 (5)3.2 单元选择 (5)3.3 边界条件 (6)四. 应力分析及评定 (7)4.1 应力分析 (7)4.2 应力强度校核 (8)4.3疲劳分析校核 (11)五. 分析结论 (11)附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(A) (12)附录2设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(B) (13)附录3设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(C) (14)附录4设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(D) (16)附录5设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(E) (17)附录6设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(F) (19)附录7设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(G) (20)附录8设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(H) (21)一. 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1.2 计算及评定条件(1) 静强度计算条件表2 设备载荷参数注：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进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
(2) 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模量取自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和表6-6确定。
表3 材料性能参数性能(3) 疲劳计算条件此设备接管a 、c 上存在弯矩，接管载荷数据如表4所示。
表4 接管载荷数据表二. 结构壁厚计算按照静载荷条件，根据JB4732-95第七章（公式与图号均为标准中的编号）确定设备各元件壁厚，因介质密度较小，不考虑介质静压，同时忽略设备自重。
基于ANSYS的压力容器有限元分析及优化设计
317压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，广泛应用于煤化工生产领域。
煤化工生产作业环境苛刻，需要其外壳具备较高的强度，保护内部电子元器件不被损坏。
为验证压力容器的耐压性能，需根据其工作条件设计压力容器，将机器人安装在压力容器内部，对压力容器进行加压以模拟其高压工作环境，检测外壳的耐压性能是否符合要求。
本文基于国标 GB150-2011中关于压力容器的规定，完成压力容器的各项参数的计算取值。
利用 ANSYS 有限元仿真软件对其进行校核，对该压力容器工作状态下的应力及变形情况进行分析，判断其结构强度及 O 形圈的密封效果是否符合要求[1]。
1 压力容器参数化设计 对实际工况进行分析，根据要求完成压力容器的初步设计，结构如图 1 所示。
图1 压力容器三维模型该压力容器主要由两部分组成：压力舱和平盖，两个部件通过螺栓连接，平盖挤压压力舱端面上的 O 形圈完成密封。
由于采用水作为介质进行加压维持压力舱内压力处于预定值，压力容器需经常浸泡在水环境中，容易腐蚀生锈，会对密封结构造成破坏，且存在安全隐患，因此采用不锈钢完成该压力容器的设计和制造。
平盖所承受的应力较大，工作时容易产生较大变形导致 O 形圈密封失效，因此平盖需采用高强度不锈钢材料。
20Cr13是一种常用的高强度马氏体不锈钢材料，具有高抗蚀性、高强度、高韧性和较强抗氧化性，被广泛应用于制造各种承受高应力的零件。
基于20Cr13的优良性能，选用该材料用于平盖的设计和制造[2]。
与平盖相比较，压力舱承受应力相对较小，选用 304 不锈钢用于压力舱的设计和制造。
基于国标 GB150-2011 关于压力容器的规定，对压力容器各部分的参数进行计算如下：（1）壳体厚度计算： 圆筒厚度计算公式如下：[]c ii c P D −=φσδ2P（1）式中，σ为圆筒壳体计算厚度（mm）；p c 为计算压力（MPa）；D i 为圆筒内直径（mm），[σ]i 为壳体材料的许用应力（MPa），φ为焊接接头系数。
ANSYS基础教程——应力分析
ANSYS基础教程——应力分析关键字：ANSYS应力分析ANSYS教程信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要内容有：分析步骤、几何建模、网格划分。
应力分析概述·应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。
ANSYS 的应力分析包括如下几个类型:●静态分析●瞬态动力分析●模态分析●谱分析●谐响应分析●显示动力学本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。
A. 分析步骤每个分析包含三个主要步骤:·前处理–创建或输入几何模型–对几何模型划分网格·求解–施加载荷–求解·后处理–结果评价–检查结果的正确性·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的；·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入；·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。
也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。
·通常先定义分析对象的几何模型。
·典型方法是用实体模型模拟几何模型。
–以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。
–可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。
B. 几何模型·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。
–体由面围成，用来描述实体物体。
–面由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。
–线由关键点组成，用来描述物体的边。
–关键点是三维空间的位置，用来描述物体的顶点。
·在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成。
·这个层次的顺序与模型怎样建立无关。
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《 备制造 技术 ）ｏｏ年第 １ 装 ２ｌ ２期
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的压 力 容 器 应 力 分 析
龙 志勤 ， 志刚 王
（ 东石 油化 工学院 力学实验 中心 ， 广 广东 茂名 ５ ５ ０ ） ２ ００
摘 要 ： 压力容器的设计过程 中， 用 Ａ Ｓ Ｓ 在 利 Ｎ Ｙ 有限元软件进行应 力分析 ， 获得 了压力容 器的最 大应 力和应 变， ＮＳ Ｓ分析 结果与 Ａ Ｙ
图 １ 有限元模型 图 ２ 整体变形
ห้องสมุดไป่ตู้
工作 温度 ４ ｏ ０Ｃ； 压力 容器壳体材料 密度 ７８ ０ｋ／ ０ ｇ ； ｍ
物 料 密度 １ ８ ｇｍ ； ０ｋ／ ３ ０
３ 结果 分析
３ １ 整 体 变 形 分析 ．
在鞍座处 ， 一端采用 固支约束 ， 另一端采用简支约束 ； 壳体 材料 为 ｏＣ ｌＮ ｌ ，屈服强 度 １７Ｍ ａ ｏ ｒ９ ｉ０ ７ Ｐ ，抗 拉强度 ４ ０ＭＰ ， ８ ａ 弹性模量 ２×Ｉ Ｐ ， Ｉ Ｍ ａ 泊松 比 ０３ Ｙ ．； 不考虑 容器两端 的封头 ，在容 器与封头相连接 的横 截面 上作用着等效轴 向拉力 ， 其数值为 ８ ７Ｍ ａ ． Ｐ ； ５
压力 容器是石油 化工 、 机械 、 轻工 、 品等多种工 业领域 食
中广泛使 用的承压容器设备。 压力 容器的设计 ， 目前可分为规 则设计和分析设计两种。 规则 设计的理论基础 ， 是材料力学 和板壳理论 ， 以弹性失 效为设计 准则【 Ｉ Ｊ 为容器只有处 于弹性阶段才是安全 的 ， 。认 如 果容器 内某点 的最 大应力 达到或超 出材料 的屈服极限 ，就认 为容器失效。按这种方法设计 的容器 ， 是偏于安全 的， 设计结 果 比较保 守。 分析设计 的理论基础 ， 板壳力学 、 是 弹塑性理论及 有限元
法， 以塑 性 失 效 与 弹 塑 性 失 效 为 设 计 准 则 脚 。此 方 法 通 过 对 容
２ 有 限元 模型
Ａ Ｓ Ｓ有 限元软件 提供 了 ２种实体建模 的方法 ，即 自底 ＮＹ
向上的建模 方法和 自顶 而下的建模 方法 。
本模型采 用的是 自底 向上的实体建模 的方 法 ，有限元模
器进行全 面的应力计算与分析 ，对载荷和应力进行分类 给予 不 同的限制条 件 ， 以达到 降低 安全系数 的 目的 ， 从而减小结 构 的厚度 ， 使材料得到有效利用。 Ａ Ｓ Ｓ软件是融结构 、 、 ＮＹ 热 流体 、 电磁 、 学于一体 的大 型 声
力 和应变等 计算结果 。
通用有 限元商用分析软件网 是 目前最主要 的 Ｆ Ａ程序 。在压 ， Ｅ
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ １ ， ０ ０ ｑ ｉｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ ２ １ ｉ
３２ 整体 应 力分 析 ．
容器整体 的 Ｍｉ ｓ ｓ 等效应力分 布如图 ３所示 ， ｅ 在应力云图
中用 图形 方式 直观地演示应力大 小分布 的基本规律 ， 可见 ， 高 应力 区出现在 不连续几何部分 ，即在鞍座尖角处筒体 出现较
在 卧式压 力容器的上端连接 有一立式容器 ，在相互 连接 如 图 ２所 示为容 器的 Ｙ 向（ 垂方 向） 铅 位移变 形图 ， 由于
容 器受 均匀 内压作用 ， 向外均匀膨胀 ， 筒壁 同时容器还受铅 垂 压力作 用 ， 壁发生弯 曲变 形 ， 筒 因此在筒 体与上封头相连接 的
附近区域有较大 的变形 ， 但最大位移仅为 ５６ ．ｍｍ， 际上 容器 实
实际情 况基本相符 ， 明 ＡＮＳ 软 件可为压力容器的结构设计及优化设计提供 充分的理论依据 。 表 ＹＳ 关键词 ： 力分析 ； 力容 器；Ａ ＹＳ 应 压 ＮＳ 中图分类号 ： Ｈ ９ Ｔ ４ 文献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ７ — ４ Ｘ ２ １ １ — ０ — ２ １ ２ ５ ５ （ ０ ０ １ ０ ６ ０）２ ３
的变 形 是 很 小 的 。
的横截面上作用着铅直 向下 的压力 ， 其数值为 ０ ５ Ｐ 。 ． ａ ５Ｍ
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ８ ２ １— ９ ０
作者简介 ： 龙志勤 （９ ８ ） 男 ， １６ 一 ， 湖南永州人 ， 讲师 ， 士， 硕 主要从 事工 程力学的教学与研究工 作。
映射 划分 网格 ，主要适合规则 区域 。基于压力 容器 的结构特 点 ， 获得更 精确 的求 解结果 ， 为 在创建有 限元 模型 时 ， 用 的 采 是 映射 网格 进行划分 ， 型中单 位采 用国际单位制 。 模 然后施加 载荷及边界 条件 ， 进行求解 获得 压力容器 的等效应力 、 最大应
力容器 的应力分析设计 中， 得到了广泛应用 。 文采 用 Ａ Ｓ Ｓ 本 ＮＹ 软件对压力容器进 行应 力和变形分析 ，为压力容器 的结构设 计及优化分析提供理论依据 。
１ 压 力 容器 力 学模 型
以一 个双支座卧式压力 容器为例 ， 器的设计条件 为 ： 容
设计压力 ０ Ｐ ； ． Ｍ ａ ６
大的应力 ， 在简体与 上封头 的接缝处 ， 在最 大应力 ， 存 应力 值 为 ３２ＭＰ ，这 是由于该 处的模型尺寸发生 了较大的变化 ， ９ ａ 导 致应力集 中， 与预期相符合 。
图 ５ 筒体最 下侧 沿轴向应力分布
３４ 铅 垂 方 向局 部 应 力 分 析 ．
在筒体 的上 封头轴线所在 的横截面 ，沿简体 的壁厚方 向 取一条路径 ， 分别 观察 Ｍｉ ｓ ｓ 等效应力 、 ｅ 第一主应力 、 第二 主应 力、 第三 主应力沿壁 厚的分布 ， 图 ６ 如 所示 。可见 ， 压力容器 的
型 如 图 １ 示 。 考 虑 温 度 的 影 响 ， 有 材 料 均 考虑 成 弹 性 材 所 不 所
料， 单元类 型采用 ２ ０节点 的 Ｓｌ ９ ｏ ｄ５实体单元 。 ｉ
通常 Ａ Ｓ Ｓ的网格划分有 两种方法 ， 自由划 分和 映射 ＮＹ 即
划 分。 自由划分 网格 ， 主要 用于划分边界形状不规则 的区域 ；
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的压 力 容 器 应 力 分 析
龙 志勤 ， 志刚 王
（ 东石 油化 工学院 力学实验 中心 ， 广 广东 茂名 ５ ５ ０ ） ２ ００
摘 要 ： 压力容器的设计过程 中， 用 Ａ Ｓ Ｓ 在 利 Ｎ Ｙ 有限元软件进行应 力分析 ， 获得 了压力容 器的最 大应 力和应 变， ＮＳ Ｓ分析 结果与 Ａ Ｙ
图 １ 有限元模型 图 ２ 整体变形
ห้องสมุดไป่ตู้
工作 温度 ４ ｏ ０Ｃ； 压力 容器壳体材料 密度 ７８ ０ｋ／ ０ ｇ ； ｍ
物 料 密度 １ ８ ｇｍ ； ０ｋ／ ３ ０
３ 结果 分析
３ １ 整 体 变 形 分析 ．
在鞍座处 ， 一端采用 固支约束 ， 另一端采用简支约束 ； 壳体 材料 为 ｏＣ ｌＮ ｌ ，屈服强 度 １７Ｍ ａ ｏ ｒ９ ｉ０ ７ Ｐ ，抗 拉强度 ４ ０ＭＰ ， ８ ａ 弹性模量 ２×Ｉ Ｐ ， Ｉ Ｍ ａ 泊松 比 ０３ Ｙ ．； 不考虑 容器两端 的封头 ，在容 器与封头相连接 的横 截面 上作用着等效轴 向拉力 ， 其数值为 ８ ７Ｍ ａ ． Ｐ ； ５
压力 容器是石油 化工 、 机械 、 轻工 、 品等多种工 业领域 食
中广泛使 用的承压容器设备。 压力 容器的设计 ， 目前可分为规 则设计和分析设计两种。 规则 设计的理论基础 ， 是材料力学 和板壳理论 ， 以弹性失 效为设计 准则【 Ｉ Ｊ 为容器只有处 于弹性阶段才是安全 的 ， 。认 如 果容器 内某点 的最 大应力 达到或超 出材料 的屈服极限 ，就认 为容器失效。按这种方法设计 的容器 ， 是偏于安全 的， 设计结 果 比较保 守。 分析设计 的理论基础 ， 板壳力学 、 是 弹塑性理论及 有限元
法， 以塑 性 失 效 与 弹 塑 性 失 效 为 设 计 准 则 脚 。此 方 法 通 过 对 容
２ 有 限元 模型
Ａ Ｓ Ｓ有 限元软件 提供 了 ２种实体建模 的方法 ，即 自底 ＮＹ
向上的建模 方法和 自顶 而下的建模 方法 。
本模型采 用的是 自底 向上的实体建模 的方 法 ，有限元模
器进行全 面的应力计算与分析 ，对载荷和应力进行分类 给予 不 同的限制条 件 ， 以达到 降低 安全系数 的 目的 ， 从而减小结 构 的厚度 ， 使材料得到有效利用。 Ａ Ｓ Ｓ软件是融结构 、 、 ＮＹ 热 流体 、 电磁 、 学于一体 的大 型 声
力 和应变等 计算结果 。
通用有 限元商用分析软件网 是 目前最主要 的 Ｆ Ａ程序 。在压 ， Ｅ
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ １ ， ０ ０ ｑ ｉｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ ２ １ ｉ
３２ 整体 应 力分 析 ．
容器整体 的 Ｍｉ ｓ ｓ 等效应力分 布如图 ３所示 ， ｅ 在应力云图
中用 图形 方式 直观地演示应力大 小分布 的基本规律 ， 可见 ， 高 应力 区出现在 不连续几何部分 ，即在鞍座尖角处筒体 出现较
在 卧式压 力容器的上端连接 有一立式容器 ，在相互 连接 如 图 ２所 示为容 器的 Ｙ 向（ 垂方 向） 铅 位移变 形图 ， 由于
容 器受 均匀 内压作用 ， 向外均匀膨胀 ， 筒壁 同时容器还受铅 垂 压力作 用 ， 壁发生弯 曲变 形 ， 筒 因此在筒 体与上封头相连接 的
附近区域有较大 的变形 ， 但最大位移仅为 ５６ ．ｍｍ， 际上 容器 实
实际情 况基本相符 ， 明 ＡＮＳ 软 件可为压力容器的结构设计及优化设计提供 充分的理论依据 。 表 ＹＳ 关键词 ： 力分析 ； 力容 器；Ａ ＹＳ 应 压 ＮＳ 中图分类号 ： Ｈ ９ Ｔ ４ 文献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ７ — ４ Ｘ ２ １ １ — ０ — ２ １ ２ ５ ５ （ ０ ０ １ ０ ６ ０）２ ３
的变 形 是 很 小 的 。
的横截面上作用着铅直 向下 的压力 ， 其数值为 ０ ５ Ｐ 。 ． ａ ５Ｍ
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ８ ２ １— ９ ０
作者简介 ： 龙志勤 （９ ８ ） 男 ， １６ 一 ， 湖南永州人 ， 讲师 ， 士， 硕 主要从 事工 程力学的教学与研究工 作。
映射 划分 网格 ，主要适合规则 区域 。基于压力 容器 的结构特 点 ， 获得更 精确 的求 解结果 ， 为 在创建有 限元 模型 时 ， 用 的 采 是 映射 网格 进行划分 ， 型中单 位采 用国际单位制 。 模 然后施加 载荷及边界 条件 ， 进行求解 获得 压力容器 的等效应力 、 最大应
力容器 的应力分析设计 中， 得到了广泛应用 。 文采 用 Ａ Ｓ Ｓ 本 ＮＹ 软件对压力容器进 行应 力和变形分析 ，为压力容器 的结构设 计及优化分析提供理论依据 。
１ 压 力 容器 力 学模 型
以一 个双支座卧式压力 容器为例 ， 器的设计条件 为 ： 容
设计压力 ０ Ｐ ； ． Ｍ ａ ６
大的应力 ， 在简体与 上封头 的接缝处 ， 在最 大应力 ， 存 应力 值 为 ３２ＭＰ ，这 是由于该 处的模型尺寸发生 了较大的变化 ， ９ ａ 导 致应力集 中， 与预期相符合 。
图 ５ 筒体最 下侧 沿轴向应力分布
３４ 铅 垂 方 向局 部 应 力 分 析 ．
在筒体 的上 封头轴线所在 的横截面 ，沿简体 的壁厚方 向 取一条路径 ， 分别 观察 Ｍｉ ｓ ｓ 等效应力 、 ｅ 第一主应力 、 第二 主应 力、 第三 主应力沿壁 厚的分布 ， 图 ６ 如 所示 。可见 ， 压力容器 的
型 如 图 １ 示 。 考 虑 温 度 的 影 响 ， 有 材 料 均 考虑 成 弹 性 材 所 不 所
料， 单元类 型采用 ２ ０节点 的 Ｓｌ ９ ｏ ｄ５实体单元 。 ｉ
通常 Ａ Ｓ Ｓ的网格划分有 两种方法 ， 自由划 分和 映射 ＮＹ 即
划 分。 自由划分 网格 ， 主要 用于划分边界形状不规则 的区域 ；