壓力容器
關(guān)注創(chuàng)建者：陽光的心 創(chuàng)建時間：2016-11-28
壓力容器的視頻教程
高壓容器設(shè)計專題講義 ：專供壓力容器A1/S1取證換證
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壓力容器標(biāo)準(zhǔn)課程：GB150.1從入門到進(jìn)階
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壓力容器標(biāo)準(zhǔn)課程：GB150.2從入門到進(jìn)階
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壓力容器的實(shí)例教程
而壓力容器具有非常多的類型。比如按照產(chǎn)品的品種進(jìn)行劃分，其主要有反應(yīng)類型的壓力容器、換熱類型的壓力容器、分離類型的壓力容器、存儲類型的壓力容器等。壓力容器因?yàn)榫哂袑Π踩砸蟾叩奶攸c(diǎn)，因此對其可靠性進(jìn)行科學(xué)、仔細(xì)的研究與分析就具有了非常重要的意義。而將 ANSYS 有限元軟件與壓力容器的可靠性分析進(jìn)行結(jié)合，可以應(yīng)用 ANSYS 有限元軟件的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，對于壓力容器的可靠性進(jìn)行更加直觀性、科學(xué)性的分析，有利于我們對壓力容器的一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性的分析與求解，最終驗(yàn)證壓力容器的可靠性。其中，基于 ANSYS在壓力容器可靠性設(shè)計，與一般機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計具有非常大的不同，其主要有以下三個特點(diǎn)。
第一，基于 ANSYS 的壓力容器其安全系數(shù)的取值不僅僅與可靠性設(shè)計中的應(yīng)力、強(qiáng)度均值有關(guān)，還與曲線的離散程度有關(guān)。而一般的機(jī)械性產(chǎn)品只需對可靠性設(shè)計中的應(yīng)力值、強(qiáng)度數(shù)值隨曲線的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析。從這一點(diǎn)來看，可靠性壓力容器設(shè)計中安全系數(shù)可以通過 ANSYS 有限元軟件中的函數(shù)在計算機(jī)中進(jìn)行直觀化的展現(xiàn)，可以更為真實(shí)地反映出壓力容器的最真實(shí)狀態(tài)。
第二，壓力容器可靠性設(shè)計中對于強(qiáng)度的考慮隨時間的增長而減弱，導(dǎo)致可靠性的表達(dá)具有時間的限制。因此我們完全可以依據(jù)可靠性的設(shè)計來預(yù)測壓力容器的使用壽命。具體來講，壓力容器在經(jīng)過了多少小時后，其失效的概率是多少。
第三，壓力容器的可靠性設(shè)計與其周圍的環(huán)境條件具有非常大的關(guān)系。比如環(huán)境介質(zhì)、溫度的變化、沖擊振動等因素都對于壓力容器的可靠性設(shè)計起著非常重要的影響。其中對于分析壓力容器的可靠性，往往可以通過對其應(yīng)力值與強(qiáng)度值之間的關(guān)系進(jìn)行分析與實(shí)現(xiàn)。比如：其強(qiáng)度值大于應(yīng)力值，表示該壓力容器具有可靠性的特點(diǎn)，它是在進(jìn)行正常的工作。
而強(qiáng)度值與應(yīng)力值都是連續(xù)變化的變量，我們可以通過有關(guān)的分析將其繪制在同一坐標(biāo)中進(jìn)行分析。而它們主要呈現(xiàn)出三種情況。
展開 壓力容器行業(yè)概述
仿真場景與內(nèi)容
壓力容器行業(yè)中ANSYS的典型應(yīng)用案例：
1 壓力容器強(qiáng)度及安全性分析
· 補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體接觸特性分析
· 法蘭連接接觸分析
· 基于子模型的帶局部夾套臥式容器的應(yīng)力分析
· 球罐在雪荷載下的應(yīng)力分析
· 橢圓封頭中心接管應(yīng)力分析
· 化工設(shè)備強(qiáng)度可靠性分析
· 斷裂損傷閥桿的受力狀態(tài)分析
· 基于Mechanical的調(diào)節(jié)閥水壓靜力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)分析
· 壓力容器整體強(qiáng)度、變形分析
· 球罐強(qiáng)度、變形分析
2 壓力容器穩(wěn)定性分析
· 外壓容器穩(wěn)定性分析
· 大型壓力容器非線性屈曲分析
· 壓力容器屈曲分析
· 液壓管屈曲仿真試驗(yàn)分析
3 壓力容器耦合場分析
· 固定管板式換熱器的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析
· 支撐式支座與裙座熱應(yīng)力分析
· 壓力管道流體-結(jié)構(gòu)-熱耦合及線性化評定分析
· 閥內(nèi)件（閥芯與導(dǎo)套）滑動間隙分析
· 壓力容器三點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力仿真分析
4 壓力容器疲勞分析
· 壓力容器法蘭螺栓螺紋疲勞壽命分析
· 吸收塔上封頭多孔區(qū)疲勞分析
5 壓力容器優(yōu)化設(shè)計
· 壓力容器尺寸優(yōu)化分析
· 高壓閥門的優(yōu)化分析
· 氨合成塔支撐式支座優(yōu)化設(shè)計分析
6 壓力容器振動性能分析
· 球罐動力學(xué)分析
· 安全閥的抗震分析
· 高塔及加強(qiáng)圈振動特性分析
7 壓力容器的流體動力學(xué)分析
· 調(diào)節(jié)閥Cv值計算和流場模擬分析
· 安全閥動作性能分析
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展開 01 案例介紹
壓力容器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，諸如能源，石油化工等行業(yè)。因此，壓力容器的市場也十分巨大。據(jù)統(tǒng)計，我國在2016年壓力容器的市場份額高達(dá)1081.56億元。然而，由于其應(yīng)用場景多為易燃易爆物品的儲存，因此其常常伴隨泄露、爆炸、開裂等風(fēng)險，尤其是作為某些特殊設(shè)備時，如核能設(shè)備，這類風(fēng)險會伴隨嚴(yán)重的事故。因此，在其設(shè)計階段需要對其做熱力學(xué)的分析。
本案例對某壓力容器的裂紋做了瞬態(tài)的熱力學(xué)耦合分析。本案例所采用的容器為軸對稱的圓柱體，因此可以將該圖形簡化成二維平面。案例的內(nèi)壁上有一層包層來保護(hù)金屬底座。在此計算中，容器遇到冷沖擊，在包層和金屬層的邊界處出現(xiàn)裂紋。本案例將計算這種瞬態(tài)下容器的溫度場和應(yīng)力場。
02 問題描述
本案例主要模擬了存在裂紋的壓力容器在受熱和內(nèi)部壓力的情況下，熱傳遞的情況，以及裂紋演變的情況。
特殊的是，根據(jù)壓力容器的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部與熱源接觸的部分為包層（圖1），外部為結(jié)構(gòu)鋼（圖2），因此，在分析此類特殊結(jié)構(gòu)時需要將兩種材料分開定義。
此外，本次仿真最終會給出壓力容器從室溫到受熱升溫的整個過程，因此材料的力學(xué)性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。
在通用結(jié)構(gòu)仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學(xué)性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學(xué)性能產(chǎn)生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進(jìn)行計算。
展開 基于Hyperworks的壓力容器輕量化設(shè)計
1.設(shè)計背景
壓力容器在機(jī)械、石油化工、食品、輕工等多種工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。考慮到容器的安全性問題，設(shè)計者總是通過增大壓力容器壁厚，以增強(qiáng)容器的承壓能力，設(shè)計的容器既笨重又浪費(fèi)材料，制造的成本明顯較高。因此，設(shè)計出既滿足性能要求又節(jié)約材料的壓力容器就成為設(shè)計者們追求的目標(biāo)。
本文采用 Hypermesh有限元分析軟件建立了壓力容器的三維模型，對容器各部位進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力計算與分析。將容器的質(zhì)量作為優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力作為約束條件，通過Optistruct對容器的壁厚進(jìn)行了優(yōu)化，降低了結(jié)構(gòu)的厚度，使得材料得到了有效地利用。
2 壓力容器結(jié)構(gòu)參數(shù)
圖1為壓力容器，其球形封頭與接管連接區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，相關(guān)參數(shù)見表1所示。容器的封頭材料為16MnR，接管材料選用16Mn。
圖1 壓力容器結(jié)構(gòu)
表1 壓力容器結(jié)構(gòu)參數(shù)
參數(shù)
數(shù)值
參數(shù)
數(shù)值
248.5
24
39
31
3 壓力容器簡化模型的建立
壓力容器的設(shè)計壓力=32Mpa，彈性模量，泊松比。壁厚的取值范圍，，許用應(yīng)力為。
展開 對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身；對于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個完整的產(chǎn)品。
壓力容器零部件間的焊接
上面介紹了壓力容器外殼的六大組成部件，而各部件間的連接大多需要經(jīng)過焊接，因而對焊接進(jìn)行質(zhì)量控制是整個容器質(zhì)量體系中極為重要的一環(huán)。雖然焊接質(zhì)量控制還涉及許多焊接工藝過程問題，但設(shè)計環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計和確定無損檢測方法、比例及要求。
焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及接頭的形式 (如對接、搭接、角接)、接頭的坡口形式、幾何尺寸等。由于壓力容器的特殊性，可以說它對焊接質(zhì)量的要求是所有焊接設(shè)備中要求最高的一種。因此，壓力容器設(shè)計工程師必須懂得容器中的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)及對焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)的基本要求。
文章來源：阿斯米
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壓力容器的最新內(nèi)容
焊接平臺也叫三維柔性焊接平臺，專用于大型鋼結(jié)構(gòu)件、壓力容器等工件的組對焊接。它的表面布滿圓孔或網(wǎng)格孔，可以插接快速夾具，實(shí)現(xiàn)快速定和位和夾緊。由于焊接過程中會產(chǎn)生高溫和飛濺，這類平臺對精度要求相對較低，但表面通常經(jīng)過防銹處理以抵抗焊接飛濺。
鉚焊平臺兼具鉚接與焊接雙重功能，既有孔系又有T型槽，兼顧了靈活性與穩(wěn)固性，適用于需要兩種工藝的復(fù)雜工件加工。
</div><div contenteditable="false" width="100%">工業(yè)質(zhì)量控制與PMI： 在石油、化工及航空航天領(lǐng)域，驗(yàn)證管道、壓力容器等關(guān)鍵部件的材質(zhì)，確保“正材正用”，消除安全隱患。</div><div contenteditable="false" width="100%">地質(zhì)與礦業(yè)： 現(xiàn)場即時分析巖芯與土壤樣本，輔助勘探?jīng)Q策，大幅縮短勘探周期。
而在自動化集成領(lǐng)域，F(xiàn)OCUS PX等采集單元則扮演著“神經(jīng)中樞”的角色，專為集成到自動化系統(tǒng)中設(shè)計，F(xiàn)OCUS PX具備極高的擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠配合FocusPC軟件驅(qū)動多探頭協(xié)同工作，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、火車車輪或大型壓力容器的生產(chǎn)線上，它能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的自動化掃描，并將海量原始數(shù)據(jù)實(shí)時轉(zhuǎn)化為可視化的質(zhì)量報告，成為工業(yè)4.0智能制造閉環(huán)中不可或缺的一環(huán)。
北美市場：需滿足UL、CSA認(rèn)證，以及美國機(jī)械工程師學(xué)會（ASME）的相關(guān)壓力容器規(guī)范。
其他地區(qū)：如中國的特種設(shè)備制造許可證、俄羅斯的EAC認(rèn)證等。
忽視這些合規(guī)性要求，不僅會導(dǎo)致貨物在海關(guān)被扣留，更可能引發(fā)嚴(yán)重的法律糾紛和安全事故，作為供應(yīng)商，必須確保每一款出口產(chǎn)品都擁有完整、有效的目標(biāo)市場認(rèn)證證書。
基于ABAQUS軟件，用殼單元進(jìn)行波紋管（管道連接件）的建模，在波紋管中心建立柱坐標(biāo)系，輸入壁厚減薄的公式表征壁厚的非均勻分布。備注：需要提前在場邊量添加STH命令，厚度結(jié)果在后處理查看。
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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除了流體仿真之外，該團(tuán)隊(duì)還使用Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）軟件，對壓力容器（例如DAC單元的外殼）進(jìn)行熱和結(jié)構(gòu)仿真。該團(tuán)隊(duì)還將其用于載荷分析，以確保內(nèi)部安裝的起重設(shè)備（如起重機(jī)）的完整性和耐久性。
Octavia Carbon對Ansys表達(dá)了感謝，通過Ansys初創(chuàng)公司計劃，仿真變得更易于實(shí)現(xiàn)。
概述：
本文將對一個壓力容器進(jìn)行等幅疲勞分析。該壓力容器同時承受壓力及熱載荷。本文將學(xué)習(xí)如何定義主導(dǎo)疲勞損壞的S-N曲線，并討論多個載荷事件的交互。此外，本文還將介紹如何正確的解釋疲勞結(jié)果。
項(xiàng)目描述：
材料為“7075-T6(SN)鋁合金”的壓力容器將接受疲勞壽命的評估，它將同時承受等幅的應(yīng)力和熱應(yīng)力載荷。
其中條文如下：
4.3.2.1 封頭除符合GB/T25198外,附加要求如下:
a)厚度不大于6 mm 的封頭、不銹鋼封頭、低溫壓力容器用封頭、按簡單疲勞設(shè)計壓力容器用封頭以及復(fù)合板封頭的覆層不應(yīng)采用硬印標(biāo)記。
b)對冷成形鉻鎳奧氏體型不銹鋼封頭,應(yīng)采用鐵素體儀、參照 GB/T 1954 在相互垂直的兩條母線上進(jìn)行檢測。
能量通過活塞增加到空氣中，并存儲在壓力容器中。然后，由閥門釋放高壓空氣沖擊沖動式渦輪機(jī)，通常是佩爾頓輪（Pelton wheel），以產(chǎn)生極高的轉(zhuǎn)速。空氣渦輪機(jī)最常見的應(yīng)用形式是牙科鉆頭。
燃?xì)廨啓C(jī)或渦輪發(fā)動機(jī)
燃?xì)廨啓C(jī)（即燃燒渦輪機(jī)），是渦輪機(jī)械的一大類，其使用燃燒室為氣體增加能量，然后通過渦輪機(jī)膨脹。提供推進(jìn)力的渦輪機(jī)被稱為渦輪發(fā)動機(jī)。
