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張慶等[2]提出用ANSYS有限元法對同時承受軸向、橫向和轉角位移載荷的波紋管進行內壓穩定性分析。葉陳等[3]利用 ANSYS軟件對未發生位移的波紋管平面失穩壓力進行有限元分析。陳曄等[4]用ANSYS有限元軟件對U形無加強波紋管在不同平面失穩工況下的應力響應進行了計算。張道偉等[5]對波紋管在拉伸條件下的外壓穩定性進行了試驗研究和非線性有限元分析。

為得出不同材質的液壓閥塊在極限壓力 42 MPa 的條件下的極限壁厚，針對液壓閥塊內部進行有限元分析，通過 PROE 三維繪圖軟件進行三維建模，導入有限元分析軟件 ANSYS Workbench 中，通過對液壓閥塊和內部管路賦予一定的材料屬性和施加一定的邊界條件、載荷約束等，得出不同材質的液壓閥塊在極限壓力 42 MPa 的條件下的極限壁厚。

基于ABAQUS軟件，用殼單元進行波紋管（管道連接件）的建模，在波紋管中心建立柱坐標系，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，厚度結果在后處理查看。

1.4減薄超標缺陷及產生原因分析對于沖壓封頭，封頭底部受到模具壓力和摩擦力，壁厚減薄最小；直邊段上部受到壓邊圈的壓應力大于圓滑過渡區延伸的拉應力，厚度增加；圓滑過渡區在拉伸應力和模具壓力共同作用下，壁厚減薄最大。對于旋壓封頭，壓鼓過程中，坯料受到壓鼓頭的不斷捶打，減薄量比沖壓封頭更大，壁厚均勻性較差。只要工藝控制得當，工藝減薄是可控的。

李向國等[9-10]采用有限元方法對堆芯補水箱筒體內壁和管板一次側堆焊及焊后消氫感應加熱溫度場進行了數值模擬，分析了感應加熱過程中感應線圈結構和參數對溫度場分布的影響，實際溫度測量比模擬溫度吻合較好。陳保潔[11]利用有限元軟件對圓管型焊縫進行感應加熱模擬，提出了內外保溫及變電流的加熱方式滿足熱處理溫差要求。

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本文借助結構有限元軟件中的屈曲分析模塊完成了外壓薄壁圓筒特征值屈曲分析，展現了軟件豐富的操作功能，并且與國際成熟軟件的計算結果對比，驗證了計算的準確性，為學者和工程師提供了特征值屈曲分析的一種新方法。 圖1 失穩的容器 2. 外壓容器的失穩 圓筒受到外壓作用后，在筒壁內將產生徑向和環向應力，其值與內壓圓筒一樣。它的強度破壞形式也一樣。

當溫度比較高時，需要考慮加強圈的約束帶來的溫差應力，有必要的情況下，采用保溫措施，使得加強圈溫度均勻，或做溫度場分析。文章來源壓力容器唯心不易

1833年法國巴黎大學教授G.拉梅(Lame)和克拉伯龍(Clapeyron)根據彈性理論，推導出了厚壁圓筒在受到內外壓強作用時任意半徑處的三向應力計算公式，即拉梅公式(Lame formula),為壓力容器的結構設計提供了理論基礎，促進了壓力容器的發展，使得壓力容器廣泛應用于各個行業[4]。

1.4減薄超標缺陷及產生原因分析對于沖壓封頭，封頭底部受到模具壓力和摩擦力，壁厚減薄最小；直邊段上部受到壓邊圈的壓應力大于圓滑過渡區延伸的拉應力，厚度增加；圓滑過渡區在拉伸應力和模具壓力共同作用下，壁厚減薄最大。對于旋壓封頭，壓鼓過程中，坯料受到壓鼓頭的不斷捶打，減薄量比沖壓封頭更大，壁厚均勻性較差。只要工藝控制得當，工藝減薄是可控的。

【iSolver案例分享30】壓力容器受力分析案例背景本案例為某類壓力容器的靜力學分析，分析對象為軸對稱三維實體結構，結構形式較為規則且模型規模較小，采用全尺寸建模方式。該壓力容器建模選用的單位制為mm-MPa-s制，結構材料為鋼，其彈性模量為200000MPa，泊松比為0.3。圖1 幾何模型2.

h型鍛件尺寸為：筒體內半徑R1=1406.5mm，璧厚t1=87mm：球封頭內半徑R2=1416.5mm，壁厚t2=52mm；裙座壁厚t3=22mm；過渡圓角半徑r=20mm；鍛造高度H=568mm。試分析該加氫反應器裙座支撐區的機械應力。

4.1.1 減小支架壁厚經過有限元分析，將支架厚度由原來厚度5 mm，減至3 mm。經驗證，減小支架壁厚，不影響顯微鏡支架部件的技術參數。該修改能夠在滿足產品基本功能的條件下，盡量簡化產品結構，合理使用材料，并使產品中零件材料能最大限度地再利用[9]。4.1.2 圓角處理原支架內部的加強筋帶有尖角，會引發應力集中。優化時將筋位去除，改為2.5 mm,4 mm的圓角。

上述方式涉及不等厚板之間的對接焊連接，壓力容器標準中規定了不等厚板之間連接厚板邊界的過渡倒角尺寸（即，倒角長度≥3倍的板厚差）；壓力容器開孔位置往往是曲面板（并且往往是圓柱、橢圓或錐形），開孔處常常是相貫線，后文的實例中將會看到，在SolidWorks建模中，在相貫線上應用普通倒角方式建立的模型是錯誤的。

圖1 壓力容器模型及邊界STAR-CCM+可以在單個工作界面集成整個仿真流程，是一款真正的幾何處理、網格劃分、求解器、后處理完全一體化環境的軟件，所以在做幾何多參計算，部件替換流場計算方面，高度自動化，大大提高多參流場計算效率。同時STAR-CCM+還是一個集成的多物理場仿真平臺，可以有效解決流動傳熱、有限元應力、流固耦合、多相流、電化學、氣動聲學等多物理問題耦合的場景。

薄壁柱、受壓桿件、壓力容器等是穩定性必須重點考慮的結構。當載荷變化很小的情況下，只有微小的載荷擾動，不穩定（屈曲）結構可能產生非常大的位移{x}，如下圖2所示。 圖2 屈曲示意圖 本文采用有限元法對火箭艙段進行特征值屈曲分析。

當面對非鐵磁性、形狀復雜或極薄的容器（如塑料瓶、玻璃安瓿瓶）時，超聲波技術可能會遇到耦合或波長限制的難題，此時，Wabtec提供的Magna-Mike 8600霍爾效應測厚儀成為黃金標準，該技術利用磁場感應原理，將一個小鋼球（磁性目標）放入容器內壁，探頭置于外壁，探頭內的霍爾傳感器通過檢測磁場強度的變化，精確計算出探頭與鋼球之間的距離，從而得出壁厚，這種方法完全不受材料聲學特性或表面曲率的影響，測量結果精準且重復性極高

壓力容器分析設計的現狀與挑戰近些年來，隨著數值方法尤其是有限元法的不斷發展和完善，基于有限元法和各種先進設計理論的發展研究，“分析設計”作為力學理論與工程實際緊密結合的產物，代表了近代設計的先進水平，在壓力容器行業中得到越來越廣泛的應用。

首先，內壁面會受到內部高壓氣體施加的8.83MPa的工作壓力，點擊載荷后的加號，點擊壓力；圖20 載荷設定i. 對象選擇2個內壁面，輸入實際工作壓力8.83，確定；圖21 載荷設定j. 裙座上部的斷面，會受到整個反應器的重力形成的下壓力，這個容器計算后，壓力是16.47MPa，斷面還會受到由于壁面膨脹形成的向上拉力。計算后，拉力值是69.23MPa。

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，因此材料的力學性能，如楊氏模量E，容積熱容量ρcp會隨溫度變化。在通用結構仿真軟件中，可以通過定義Function的形式定義不同溫度下材料的力學性能。在分析受力部分時，需要考慮壓力容器受熱對其力學性能產生的影響，因此需要使用熱力耦合的方式進行計算。