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二、壓力容器直管上開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板的過(guò)渡倒角建模 上圖中，某承壓設(shè)備的筒體豎直管需要開(kāi)一個(gè)水平觀察孔（并設(shè)置短管法蘭進(jìn)行封堵），圖中補(bǔ)強(qiáng)板為方案設(shè)計(jì)，補(bǔ)強(qiáng)范圍（φ460mm）及板厚（30mm）需進(jìn)行應(yīng)力分析確認(rèn)，因此無(wú)論是仿真模型還是最終出設(shè)計(jì)圖，都需要對(duì)三維模型進(jìn)行精確建模。從上圖中可以看到，補(bǔ)強(qiáng)板與殼體連接位置為一條相貫線。

通過(guò)簡(jiǎn)潔友好的輸入?yún)?shù)界面，用戶(hù)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。

因此，在其設(shè)計(jì)階段需要對(duì)其做熱力學(xué)的分析。本案例對(duì)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(duì)稱(chēng)的圓柱體，因此可以將該圖形簡(jiǎn)化成二維平面。案例的內(nèi)壁上有一層包層來(lái)保護(hù)金屬底座。在此計(jì)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(jì)算這種瞬態(tài)下容器的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。

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(chēng)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。

壓力載荷在0.066~3.3Mpa之間波動(dòng)，熱應(yīng)力也會(huì)隨著熱流在0~1471.8W/㎡之間變化。本例的目標(biāo)是分析該壓力容器在承受200萬(wàn)次熱力和190萬(wàn)次壓力載荷后是否失效。提示：類(lèi)似于熱應(yīng)力分析需要先運(yùn)行一個(gè)熱力分析，疲勞分析必須基于完整的結(jié)構(gòu)研究的結(jié)果。

壓力容器分析設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)近些年來(lái)，隨著數(shù)值方法尤其是有限元法的不斷發(fā)展和完善，基于有限元法和各種先進(jìn)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展研究，“分析設(shè)計(jì)”作為力學(xué)理論與工程實(shí)際緊密結(jié)合的產(chǎn)物，代表了近代設(shè)計(jì)的先進(jìn)水平，在壓力容器行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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。

通用仿真工具，已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今產(chǎn)品快速迭代優(yōu)化速度，行業(yè)仿真工具快捷與專(zhuān)業(yè)極大提高了企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)效率，希格瑪仿真NSAS軟件作為壓力容器管口強(qiáng)度分析行業(yè)軟件，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)各大設(shè)計(jì)院、制造廠使用，為滿足客戶(hù)提出的新需求，2022年十一月，NSAS軟件發(fā)布新V4.0版本，主要新增兩類(lèi)設(shè)備耳座和凸緣；根據(jù)客戶(hù)反饋優(yōu)化迭代了后處理和報(bào)告輸出功能，對(duì)于原有兩類(lèi)基礎(chǔ)庫(kù)材料庫(kù)與法蘭墊片庫(kù)做了更新；同時(shí)還對(duì)軟件整體進(jìn)行了優(yōu)化和迭代

綜上所述，本文介紹的壓力容器多開(kāi)孔結(jié)構(gòu)靜力分析APP能夠幫助設(shè)計(jì)工程師對(duì)不同參數(shù)下的容器結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，為容器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供重要參考。在線計(jì)算壓力容器多開(kāi)孔結(jié)構(gòu)靜力分析APP：壓力容器多開(kāi)孔結(jié)構(gòu)靜力分析

1、幾何模型 幾何模型如下圖所示，軸對(duì)稱(chēng)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，平衡載荷，位移約束等

該模型采用線性六面體單元，對(duì)容器截面的四分之一進(jìn)行建模，材料為線性彈性，邊界條件包括對(duì)稱(chēng)條件和壓力載荷，分析是小應(yīng)變分析。

問(wèn)題描述 某臺(tái)臥式固定管板換熱器，殼程金屬設(shè)計(jì)溫度下的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Sm=183MPa，管程金屬設(shè)計(jì)溫度下的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Sm=118MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為0.58MPa，管程設(shè)計(jì)壓力為2.0MPa，殼程操作溫度為140.5℃，管程操作溫度為250℃。

對(duì)于“泰坦號(hào)”的內(nèi)爆，人們?cè)诟械襟@駭與悲痛的同時(shí)，多位專(zhuān)家也對(duì)“泰坦號(hào)”的安全性提出質(zhì)疑，指出該潛艇未經(jīng)過(guò)任何監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)或認(rèn)證，其在設(shè)計(jì)與制造上存在很多缺陷和安全隱患。“泰坦號(hào)”潛艇 圖源：海洋之門(mén)探險(xiǎn)公司所謂內(nèi)爆，是指外部壓力過(guò)大，物體或容器本身無(wú)法承受而向內(nèi)發(fā)生的爆炸。

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。

因此設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行靜力學(xué)分析，確保其強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，同時(shí)還要進(jìn)行模態(tài)分析，算出固有頻率，避免發(fā)生共振。本案例需要的輸入文件和參數(shù)信息如下表：圖1 幾何模型二、導(dǎo)入幾何a. 啟動(dòng)AIFEM 2024R1；b.

該模型采用線性六面體單元，對(duì)容器截面的四分之一進(jìn)行建模，材料為線性彈性，邊界條件包括對(duì)稱(chēng)條件和壓力載荷，分析是小應(yīng)變分析。

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(chǎng)也十分巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在2016年壓力容器的市場(chǎng)份額高達(dá)1081.56億元。然而，由于其應(yīng)用場(chǎng)景多為易燃易爆物品的儲(chǔ)存，因此其常常伴隨泄露、爆炸、開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)，尤其是作為某些特殊設(shè)備時(shí)，如核能設(shè)備，這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)伴隨嚴(yán)重的事故。因此，在其設(shè)計(jì)階段需要對(duì)其做熱力學(xué)的分析。

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。 ?