壓力容器熱棘輪效應安定性分析

? 設計中的難點

‐ 平均應力和交變載荷聯合作用時，每次循環可能使容器產生一個不可逆的塑性應變增量，當塑性應變值遞增至材料塑性被耗盡時，就會發生斷裂。這種斷裂與一般的疲勞破壞不同，一般的疲勞雖也伴有局部的反復塑性變形，但不引起容器外形尺寸有宏觀變化。棘輪效應卻伴有應變的單向增量，引起容器直徑逐步增大鼓脹。壓力過大的波動會引起機械棘輪效應，熱應力波動循環過大會引起熱應力棘輪效應。在疲勞分析規范中給出了防止發生熱應力棘輪效應的許可的最大循環熱應力極限值計算方法

? Ansys技術方案

‐ 由于非線性隨動強化準則可以模擬包辛格效應而適用于大應變和循環加載。它也能模擬棘輪效應和調整。WB中支持非線性隨動強化準則中比較有名的Chaboche 隨動強化模型 (CHAB)

? 推薦Ansys模塊

‐ Ansys Mechanical Enterprise

裂紋參數評估，SMART裂紋擴展

輸入條件

材料屬性

裂紋幾何特征

外載荷

結果與效果

?應力強度因子，J積分，能量釋放率

?含裂紋的疲勞壽命

?指定循環次數后的裂紋尺寸

壓力容器接管處損傷容限分析

? 設計中的難點

‐ 現有的壓力容器疲勞分析方法是以無缺陷的光滑試樣疲勞試驗為基礎，總壽命包括裂紋萌生和擴展至斷裂的各個階段。實際構件很可能已存在初始微小裂紋或宏觀裂紋，其壽命僅指疲勞裂紋擴展部分，原有的疲勞曲線方法就不適用。斷裂力學在疲勞裂紋擴展中的應用提供了有效的方法，其壽命主要取決于疲勞裂紋擴展速率da/dN(a為裂紋尺寸)和斷裂的臨界裂紋尺寸ac。

? Ansys技術方案

‐ 圍繞裂紋頂點的有限元單元應該是二次奇異單元，其中節點放到1/4邊處。（這些單元稱為奇異單元），Ansys經典劃分奇異單元比較麻煩，在WB會比較方便。WB通過兩種方式進行斷裂力學網格劃分，我們分別計算容器部件的某接管處產生初始裂紋后，應力強度因子和J積分，G能量釋放率的計算。

? 推薦Ansys模塊

‐ Ansys Mechanical Enterprise

催化兩器-反應再生器應力水平分析

? 設計中的難點

‐ 催化兩器-反應再生器是煉廠關鍵設備之一，近年來催化兩器曾發生過多起裂紋引起的失效案例。為了降低兩器設計應力水平，提高安全度，采用Ansys的熱分析與結構分析以及耦合模塊，對同軸式反應-再生器的整體結構、封頭、筒體、裙座、封頭、人孔與接管等部位進行了全面溫度場模擬與應力分析，并適當調整了結構尺寸，達到了減低工作應力的目的。

? Ansys技術方案

‐ 采用Ansys Mechanical通過對接管處的應力詳細評估，應力線性化，進行強度評定，修改實際結構，使得結構的可靠性進一步提高。

? 推薦Ansys模塊

‐ Ansys Mechanical Enterprise

預處理塔靜強度及疲勞評估

? 設計中的難點

‐ 預處理塔的強度和疲勞是設備設計安全的重要考慮因素之一。

‐ 根據預處理塔的結構特點，應進行上封頭、下封頭及筒體開孔三部分的應力分析。強度評定中，線性化處理進行一次、二次應力評定。最后進行耐久性評估。

? Ansys技術方案

‐ 采用Ansys Mechanical對設備的強度進行評估

‐ Ansys ncode對設備的疲勞進行評估

? 推薦Ansys模塊

‐ Ansys Mechanical Enterprise + ncode

橢圓封頭中心接管應力分析

輸入條件

幾何模型、內壓、彎矩、接管端部軸向平衡拉力

仿真流程

結果與效果

?得到了在內壓及接管彎矩共同作用下結構的應力分布及變形；

?按照JB4732-1995 《鋼制壓力容器- 分析設計標準》對封頭與接管連接焊縫處危險截面進行應力強度評定，分析結果表明，強度滿足要求。

加壓氣瓶的跌落

輸入條件

幾何、材料數據、跌落高度、失效條件

輸出

預應力結果

跌落評估

壓力管道流體-結構-熱耦合及線性化評定分析

輸入條件

壓力管道幾何模型、入口介質流速/溫度、對流系數、螺栓預緊力、內壓

仿真流程

結果與效果

?通過熱流體流體特性，計算得到管道溫度分布、熱應力與機械應力綜合分布及熱變形，從而對管道危險截面進行線性應力評定分析

壓力容器尺寸優化分析

輸入條件

壓力容器三維幾何模型，材料參數，載荷及約束條件，接觸連接關系。

仿真流程

結果與效果

?分析各設計變量對輸出參數的影響趨勢，為壓力容器設計提供技術支持。

?通過優化分析可以方便地實現設計方案修改、多方案對比和優化設計，使壓力容器設計在滿足強度和有限元壽命的前提下進行輕量化設計。

球罐動力學分析

輸入條件

球罐三維幾何模型、廠房內部構件樓板響應譜轉換為人工擬合時程、接觸連接關系。

仿真流程

結果與效果

?在地震波時間歷程中，球罐上下兩頂點的位移最大，并且兩者位移基本相同；

?球罐在地震作用0.2秒時具有最大動應力，球罐在地震作用0.2秒時滿足結構強度要求，球罐在整個地震過程中始終處于安全運行狀態，不需對其另行補強。

高塔及加強圈振動特性分析

輸入條件

塔體及加強圈結構參數

當地風荷載計算

仿真流程

結果與效果

?探索加強圈（圓管支架）加固高度風荷載對塔體的動態響應，隨著加固高度的增加，塔體最大受力逐漸降低

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優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。