平板封頭的容器ansys的案例
壓力容器專題 | 筒體封頭連接區(qū)域分析
案例來(lái)源：余偉煒和高炳軍老師的著作《ANSYS在機(jī)械與化工裝備中的應(yīng)用》是ANSYS經(jīng)典界面在壓力容器行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)典教材。近些年，Workbench界面已經(jīng)成為主流，ANSYS經(jīng)典界面式微，可以說(shuō)已經(jīng)過(guò)時(shí)。但該書的行業(yè)知識(shí)并不過(guò)時(shí)，因此采用Workbench界面復(fù)現(xiàn)書中的案例，頗具價(jià)值！
問(wèn)題描述
某高壓容器設(shè)計(jì)壓力P=16MPa，設(shè)計(jì)溫度T=200℃，材料為16MnR。筒體內(nèi)徑R1=775，壁厚t1=100mm；封頭內(nèi)徑R2=800m，厚度t2=48mm。筒體削邊長(zhǎng)度L=95mm，試對(duì)該高壓容器筒體與封頭的連接區(qū)進(jìn)行應(yīng)力分析。
1、幾何模型
幾何模型如下圖所示，軸對(duì)稱模型：
2、材料參數(shù)
材料參數(shù)如下圖所示，線彈性分析：
3、網(wǎng)格模型
網(wǎng)格模型如下圖所示，網(wǎng)格均勻整齊，符合壓力容器行業(yè)的網(wǎng)格習(xí)慣：
4、邊界條件
邊界條件如下圖所示，包含內(nèi)壓，位移約束等：
5、分析結(jié)果
應(yīng)力強(qiáng)度如下圖所示：
線性化應(yīng)力如下圖所示：
6、思考與展望
注意應(yīng)力最大位置為應(yīng)力奇異位置（幾何突變）。
隨著網(wǎng)格細(xì)化，應(yīng)力強(qiáng)度無(wú)限增大，應(yīng)力線性化后，表現(xiàn)為峰值應(yīng)力無(wú)限增大。
文章來(lái)源于南京安世亞太 ，作者邁力特力
展開 不銹鋼壓力容器封頭研究
摘要：奧氏體不銹鋼壓力容器封頭在制造和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，從而影響壓力容器的質(zhì)量，危害壓力容器的安全運(yùn)行。因此，針對(duì)不銹鋼壓力容器封頭在制造和使用過(guò)程出現(xiàn)的各種類型的缺陷和產(chǎn)生原因進(jìn)行總結(jié)分析，提出消除及修復(fù)缺陷的技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：不銹鋼；壓力容器；封頭；制造；缺陷
引言
壓力容器封頭是壓力容器的主要受壓元件之一，奧氏體不銹鋼是制造壓力容器封頭的優(yōu)質(zhì)材料。但從近年的制造和使用情況來(lái)看，奧氏體不銹鋼封頭產(chǎn)品產(chǎn)生了裂紋、鼓包、過(guò)燒、折皺、減薄超標(biāo)、劃傷、拉裂、凹坑等缺陷。為了減少缺陷的產(chǎn)生，有必要對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出控制缺陷產(chǎn)生的主要措施，對(duì)能修復(fù)的缺陷制定合理的返修工藝。
1奧氏體不銹鋼封頭缺陷及原因分析
奧氏體不銹鋼封頭的加工成形過(guò)程包括材料驗(yàn)收、表面處理、校平、劃線、切割、焊接、焊高修磨、壓制成型、無(wú)損檢測(cè)、熱處理、切邊等工序。但是，在加工過(guò)程中，材料、厚度、加工工藝的變化以及工人操作的熟練程度都有可能產(chǎn)生各種缺陷。從各工序的檢驗(yàn)情況對(duì)封頭缺陷及原因分析如下。
1.1裂紋缺陷及產(chǎn)生原因分析奧氏體不銹鋼封頭產(chǎn)生的裂紋原因主要有以下幾個(gè)方面：一是封頭翻直邊過(guò)程中引起加工硬化，產(chǎn)生第三種殘余應(yīng)力，直邊段內(nèi)表面承受較大的拉應(yīng)力產(chǎn)生宏觀內(nèi)應(yīng)力，翻直邊過(guò)程中冷旋壓工藝的旋壓速度過(guò)快、旋壓施加的壓力過(guò)高以及冷沖壓工藝的沖壓速度過(guò)快、上下模間隙控制不當(dāng)都有可能產(chǎn)生裂紋；二是端口裂紋的產(chǎn)生主要是由于坯料切割過(guò)程中，切割面不平整，在壓制過(guò)程中，產(chǎn)生應(yīng)力集中而形成的；三是焊縫熱影響區(qū)熔合線晶粒粗大，受外力作用產(chǎn)生裂紋，另外，焊縫咬邊的部位在封頭壓鼓和沖壓過(guò)程中應(yīng)力集中，也會(huì)沿熔合線形成裂紋。
1.2鼓包缺陷及產(chǎn)生原因分析封頭鼓包是指封頭表面局部區(qū)域向外凸起變形，一般是在熱成形工藝中產(chǎn)生。
展開 不銹鋼壓力容器封頭研究
摘要：奧氏體不銹鋼壓力容器封頭在制造和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，從而影響壓力容器的質(zhì)量，危害壓力容器的安全運(yùn)行。因此，針對(duì)不銹鋼壓力容器封頭在制造和使用過(guò)程出現(xiàn)的各種類型的缺陷和產(chǎn)生原因進(jìn)行總結(jié)分析，提出消除及修復(fù)缺陷的技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：不銹鋼；壓力容器；封頭；制造；缺陷
引言
壓力容器封頭是壓力容器的主要受壓元件之一，奧氏體不銹鋼是制造壓力容器封頭的優(yōu)質(zhì)材料。但從近年的制造和使用情況來(lái)看，奧氏體不銹鋼封頭產(chǎn)品產(chǎn)生了裂紋、鼓包、過(guò)燒、折皺、減薄超標(biāo)、劃傷、拉裂、凹坑等缺陷。為了減少缺陷的產(chǎn)生，有必要對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出控制缺陷產(chǎn)生的主要措施，對(duì)能修復(fù)的缺陷制定合理的返修工藝。
1奧氏體不銹鋼封頭缺陷及原因分析
奧氏體不銹鋼封頭的加工成形過(guò)程包括材料驗(yàn)收、表面處理、校平、劃線、切割、焊接、焊高修磨、壓制成型、無(wú)損檢測(cè)、熱處理、切邊等工序。但是，在加工過(guò)程中，材料、厚度、加工工藝的變化以及工人操作的熟練程度都有可能產(chǎn)生各種缺陷。從各工序的檢驗(yàn)情況對(duì)封頭缺陷及原因分析如下。
1.1裂紋缺陷及產(chǎn)生原因分析奧氏體不銹鋼封頭產(chǎn)生的裂紋原因主要有以下幾個(gè)方面：一是封頭翻直邊過(guò)程中引起加工硬化，產(chǎn)生第三種殘余應(yīng)力，直邊段內(nèi)表面承受較大的拉應(yīng)力產(chǎn)生宏觀內(nèi)應(yīng)力，翻直邊過(guò)程中冷旋壓工藝的旋壓速度過(guò)快、旋壓施加的壓力過(guò)高以及冷沖壓工藝的沖壓速度過(guò)快、上下模間隙控制不當(dāng)都有可能產(chǎn)生裂紋；二是端口裂紋的產(chǎn)生主要是由于坯料切割過(guò)程中，切割面不平整，在壓制過(guò)程中，產(chǎn)生應(yīng)力集中而形成的；三是焊縫熱影響區(qū)熔合線晶粒粗大，受外力作用產(chǎn)生裂紋，另外，焊縫咬邊的部位在封頭壓鼓和沖壓過(guò)程中應(yīng)力集中，也會(huì)沿熔合線形成裂紋。
1.2鼓包缺陷及產(chǎn)生原因分析封頭鼓包是指封頭表面局部區(qū)域向外凸起變形，一般是在熱成形工藝中產(chǎn)生。
展開 仿真APP助力壓力容器封頭研發(fā)設(shè)計(jì)
<p>封頭用于封閉壓力容器的端部，又稱端蓋，承受內(nèi)部壓力并確保容器的密封性。根據(jù)《<span style="color: rgb(9, 64, 142);">壓力容器封頭</span>（GB/T-25198-2023）》，封頭按照形狀分為半球形、橢圓形、碟形、球冠形、平底形和錐形，適用于不同的場(chǎng)景。</p><p>封頭的質(zhì)量直接影響容器的安全性和使用壽命。使用仿真APP能夠在研發(fā)初期，在虛擬環(huán)境中直觀展示出各類封頭在不同工況下的性能情況，從而識(shí)別潛在設(shè)計(jì)缺陷，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化。</p><p>與傳統(tǒng)仿真軟件相比，使用仿真APP無(wú)需掌專業(yè)的仿真知識(shí)，是適合設(shè)計(jì)工程師、試驗(yàn)測(cè)試人員輕松上手使用的零門檻仿真工具。只需在瀏覽器中打開仿真APP計(jì)算頁(yè)面，簡(jiǎn)單設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，即可一鍵在線計(jì)算，就能快速得到仿真結(jié)果。通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，便能找到設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提升測(cè)試效率，降低研發(fā)成本。<em>（點(diǎn)擊下方視頻，查看仿真APP在無(wú)線通信器件研發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例）</em></p><div contenteditable="false" width="100%">
<jsk id="C_Play705bd6b936bc71f0bfcc6732b68e0102" videoid="705bd6b936bc71f0bfcc6732b68e0102" duration="0秒">
<img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png?
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石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)之——帶削邊結(jié)構(gòu)橢球形封頭壓力容器靜力分析仿真APP
</p><p><br></p><p><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(68, 68, 68);">下面介紹一款</span><strong style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(68, 68, 68);">帶削邊結(jié)構(gòu)橢球形封頭壓力容器靜力分析仿真APP：</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
壓力容器橢球封頭的主要用途是用于壓力容器的制造，特別是那些需要承受一定壓力和具有存儲(chǔ)功能的容器，如反應(yīng)釜、儲(chǔ)罐、換熱器等。橢球封頭因其特殊的形狀設(shè)計(jì)，具有較好的受力性能，能夠有效地分散和承受容器內(nèi)部的壓力。橢球封頭還具有加工容易、造型美觀等特點(diǎn)，因此在石油、化工、輕工、醫(yī)藥、食品等許多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
此APP適用于設(shè)計(jì)工程師、結(jié)構(gòu)仿真工程師。通過(guò)簡(jiǎn)潔友好的輸入?yún)?shù)界面，用戶可以對(duì)幾何模型參數(shù)化定義，快速生成不同容器內(nèi)徑、外徑及封頭外徑等尺寸，同時(shí)也可以設(shè)置不同的材料參數(shù)及載荷參數(shù)，一鍵計(jì)算得到壓力容器結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖及位移云圖，快速指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。
展開 基于ANSYS APDL的下封頭及其接管應(yīng)力分析 ￥5
1 幾何參數(shù)
下封頭及其接管的有限元計(jì)算用到的幾何參數(shù)見表1。
表1 下封頭及其接管的幾何參數(shù)數(shù)據(jù)表（扣除腐蝕裕量）
橢圓封頭內(nèi)徑
804
橢圓封頭有效壁厚
12
橢圓封頭直邊長(zhǎng)度
25
接管鍛件內(nèi)徑
102
接管外伸長(zhǎng)度（由凸緣鍛件下底面量起）
150
接管鍛件有效厚度
18
凸緣與封頭連接處外圓角半徑
25
凸緣與封頭連接處內(nèi)圓角半徑
12
下封頭及其接管幾何參數(shù)示意圖見圖1（實(shí)際幾何尺寸）。
圖1 下封頭及其接管幾何參數(shù)示意圖
2 結(jié)構(gòu)力學(xué)模型與有限元模型
根據(jù)該局部結(jié)構(gòu)特征和承載特性，在有限元模型構(gòu)建中，取下封頭及與其相連的鍛件接管構(gòu)建整體有限元模型。其中，接管的伸出長(zhǎng)度值大于該處局部應(yīng)力的衰減長(zhǎng)度（）。有限元模型的網(wǎng)格劃分單元都采用ANSYS中的8節(jié)點(diǎn)SOLID45實(shí)體單元。有限元模型網(wǎng)格剖分圖見圖2。
封頭及其接管有限元模型的應(yīng)力強(qiáng)度分布云圖
( i )
圖5 下封頭及其接管有限元模型的應(yīng)力強(qiáng)度分布云圖
下封頭及其接管有限元模型的路徑分析
完整報(bào)告見附件：下封頭及其接管應(yīng)力分析.doc
展開 ANSYS workbench 壓力容器分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力容器的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)壓力容器相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)壓力容器分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
?
ANSYS workbench 循環(huán)對(duì)稱壓力容器靜力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力容器的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)壓力容器分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)壓力容器對(duì)稱循環(huán)約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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平板聲學(xué)分析Ansys
檢測(cè)到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/post26
plcplx,0
nsol,2,1,u,x,d1ux
store
conjug,3,2
prod,4,2,3
sqrt,5,4
*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax
/COM -------------------------------------------------------------
/COM Expected Result:
/COM
/COM The following "uxmx" should equal
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
平板的聲學(xué)分析Ansys.doc
展開 Ansys在壓力容器行業(yè)的典型應(yīng)用（上）
壓力容器整體強(qiáng)度、剛度分析
輸入條件
壓力容器有關(guān)模型及材料數(shù)據(jù)，接觸連接關(guān)系，筒端固定約束，溫度及設(shè)計(jì)壓力。
仿真流程
結(jié)果與效果
?罐體模型更改前后的變形云圖。變形量由19.8mm降低至5mm。
?通過(guò)方案分析對(duì)比，改進(jìn)方案消除了較大的異常變形，方案合理。
球罐強(qiáng)度、變形分析
輸入條件
壓力容器三維模型，接觸連接關(guān)系，內(nèi)壓、風(fēng)、雪載荷。
仿真流程
結(jié)果與效果
?定量分析球罐在自重、內(nèi)壓、風(fēng)壓、雪壓及地震波共同作用下的應(yīng)力分布和變形。
?有效預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，作為安全性等性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
外壓容器穩(wěn)定性分析
輸入條件
幾何模型、外壓
仿真流程
結(jié)果與效果
?全模型與1/2 模型計(jì)算所得臨界壓力均為1.24MPa ，這是由于在側(cè)向外壓作用下，圓筒僅沿圓周方向失穩(wěn)，軸向?qū)ΨQ面不會(huì)影響失穩(wěn)時(shí)非對(duì)稱突變。
?采用特征值法可以有效計(jì)算其失穩(wěn)模態(tài)。
展開 壓力容器ansys優(yōu)化設(shè)計(jì)
本書全面系統(tǒng)地反映了最優(yōu)化技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)中的研究和應(yīng)用成果。內(nèi)容包括：最優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、一維搜索的最優(yōu)化方法、多維無(wú)約束的最優(yōu)化方法、多維約束最優(yōu)化方法、壓力容器優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與方法、中低壓容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、壓力儲(chǔ)罐的優(yōu)化設(shè)計(jì)、外壓容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高壓容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、多層壓力容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、法蘭和封頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本書注意優(yōu)化設(shè)計(jì)概念的解釋和方法的介紹，盡量避免繁雜的理論論證和數(shù)學(xué)推演，列舉了壓力容器的主要結(jié)構(gòu)和部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)用性強(qiáng)，便于讀者參考借鑒。
壓力容器優(yōu)化設(shè)計(jì).rar
展開 
ANSYS壓力容器應(yīng)力分析報(bào)告
ANSYS壓力容器應(yīng)力分析報(bào)告
一. 設(shè)計(jì)分析依據(jù)
（1）《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》
（2）JB4732-1995《鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（2005 確認(rèn)版）
1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
表1 設(shè)備基本設(shè)計(jì)參數(shù)
1.2 計(jì)算及評(píng)定條件
(1) 靜強(qiáng)度計(jì)算條件
表2 設(shè)備載荷參數(shù)
注：在計(jì)算包括二次應(yīng)力強(qiáng)度的組合應(yīng)力強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)選用工作載荷進(jìn)行計(jì)算，本報(bào)告中分別選用設(shè)計(jì)載荷進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算，故采用設(shè)計(jì)載荷進(jìn)行強(qiáng)度分析結(jié)果是偏安全的。
(2) 材料性能參數(shù)
材料性能參數(shù)見表3，其中彈性模量取自JB4732-95 表G-5，泊松比根據(jù)JB4732-95 的公式（5-1）計(jì)算得到，設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度分別根據(jù)JB4732-95 的表6-2 和表6-6 確定。
表3 材料性能參數(shù)性能
(3) 疲勞計(jì)算條件
此設(shè)備接管a、c 上存在彎矩，接管載荷數(shù)據(jù)如表4 所示。
表4 接管載荷數(shù)據(jù)表
二. 結(jié)構(gòu)壁厚計(jì)算
按照靜載荷條件，根據(jù)JB4732-95 第七章（公式與圖號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)中的編號(hào)）確定設(shè)備各
元件壁厚，因介質(zhì)密度較小，不考慮介質(zhì)靜壓，同時(shí)忽略設(shè)備自重。
1.筒體厚度
因Pc=2.97MPa<0.4KSm=0.4×1×134.8=53.92MPa，故選用JB4732-95 公式（7-1）計(jì)算筒體厚度：
3.開孔接管
接管開孔采用16MnⅡ厚壁管，結(jié)構(gòu)見總圖及零件圖，各開孔厚壁管有效尺寸如表5 所示：
表5 接管有效尺寸
三. 結(jié)構(gòu)有限元分析
按照J(rèn)B4732-1995 進(jìn)行分析，整個(gè)計(jì)算采用ANSYS軟件，建立有限元模型，對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度應(yīng)力分析。
3.1 有限元模型
(1)上封頭部分
根據(jù)上封頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和載荷特性，建立了1/2 上封頭的力學(xué)模型。
展開 ANSYS workbench壓力容器靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力容器三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench壓力容器靜力學(xué)分析。
本案例完整提供了分析相關(guān)的所有分析文件。
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11/24 Ansys壓力容器結(jié)構(gòu)可靠性解決方案
壓力容器是石化行業(yè)的重要設(shè)備，對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，在設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中常涉及到強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞壽命等多方面的工程問(wèn)題。ANSYS Mechanical提供了了完備的壓力容器的仿真模擬方案，仿真與試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本視頻將簡(jiǎn)單介紹ANSYS壓力容器的強(qiáng)度，可靠性仿真解決方案。
ansys經(jīng)典界面-熱應(yīng)力耦合分析（壓力容器）
“ansys經(jīng)典界面”相對(duì)于“ansys workbench”而言，界面操作的缺點(diǎn)和不便確實(shí)是顯而易見的，但是對(duì)于初學(xué)者而言，尤其是像剛剛?cè)腴T的研究生而言，確實(shí)是了解有限元分析流程的一把利器。
