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【iSolver案例分享30】壓力容器受力分析案例背景本案例為某類(lèi)壓力容器的靜力學(xué)分析，分析對(duì)象為軸對(duì)稱(chēng)三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式較為規(guī)則且模型規(guī)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(jié)構(gòu)材料為鋼，其彈性模量為200000MPa，泊松比為0.3。圖1 幾何模型2.

“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。從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度看，內(nèi)爆的機(jī)理是 “非線(xiàn)性屈曲”，是有缺陷的容器在內(nèi)外壓差下產(chǎn)生非線(xiàn)性失穩(wěn)而發(fā)生的。 線(xiàn)性屈曲＆非線(xiàn)性屈曲 “非線(xiàn)性屈曲”分析通常用于計(jì)算結(jié)構(gòu)屈曲后的變形歷程及其穩(wěn)定性，可以用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的極限承載力。

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(xiàn)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(xiàn)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。

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)。

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。

“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。從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度看，內(nèi)爆的機(jī)理是“非線(xiàn)性屈曲”，是有缺陷的容器在內(nèi)外壓差下產(chǎn)生非線(xiàn)性失穩(wěn)而發(fā)生的。線(xiàn)性屈曲＆非線(xiàn)性屈曲通常在做“非線(xiàn)性屈曲”分析之前，我們會(huì)先做“線(xiàn)性屈曲”分析。

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.

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。

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。 ?

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。

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(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)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

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)。02 問(wèn)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。

其他參數(shù)如下： 1、幾何模型 幾何模型如下圖所示，實(shí)體模型： 2、材料參數(shù) 材料參數(shù)如下圖所示，線(xiàn)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，對(duì)稱(chēng)條件等：

概 要 1）案例描述 壓力容器為承載一定壓力的密閉容器，一旦損壞后果嚴(yán)重。本案例對(duì)壓力容器承壓工況進(jìn)行分析。

概 要 1）案例描述 壓力容器為承載一定壓力的密閉容器，一旦損壞后果嚴(yán)重。本案例對(duì)壓力容器熱傳導(dǎo)工況及溫度引起的熱應(yīng)力工況進(jìn)行分析。 2）幾何某型壓力容器下半部分模型如圖1-1（a）所示，考慮到對(duì)稱(chēng)性，選擇取其四分之一模型進(jìn)行分析，如圖1-1（b）。

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。