高壓容器平蓋區(qū)域有限元應(yīng)力分析.pdf

1、高壓容器由于承受較高的壓力，有些情況下還同時承受較高溫度，一旦失效后果十分嚴(yán)重。因此，高壓容器的安全問題倍受科學(xué)界和工程界的關(guān)注。在常規(guī)設(shè)計中，高壓容器各部件強度設(shè)計一般根據(jù)相應(yīng)公式進行計算，通過取較大的安全系數(shù)來保障其安全性，因此會造成較大的材料浪費。
　　 有限元方法的引入為高壓容器設(shè)計理念和設(shè)計方法的進步帶來了新的契機，本文采用有限元方法，運用ANSYS12.1軟件對高壓容器平蓋進行了分析研究，主要工作及結(jié)論如下：

2、　　 (1)本文以氨合成塔平蓋為例，通過材料屬性定義、三維有限元模型建立、劃分網(wǎng)格、施加載荷、計算求解和結(jié)果分析，完成了氨合成塔平蓋的分析設(shè)計，分析結(jié)果表明應(yīng)力值較大的區(qū)域為平蓋上開孔和開槽等結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，會產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，多個集中應(yīng)力作用在同一個平面上，會導(dǎo)致危險截面的形成，最先引起平蓋失效。
　　 (2)分別建立了氨合成塔平蓋的位移場、溫度場和熱-結(jié)構(gòu)耦合場，通過對兩種工況，即單純機械載荷作用下和機械載荷與溫度載荷共同

3、作用下應(yīng)力分布結(jié)果進行分析對比，結(jié)果表明熱-結(jié)構(gòu)耦合場中計算出的應(yīng)力值與位移場中計算出的應(yīng)力值相比較均有不同程度的增加，最大應(yīng)力值增加了97％，即使這樣該平蓋的應(yīng)力值仍然遠小于設(shè)計應(yīng)力強度值，說明在常規(guī)設(shè)計方法中，平蓋的設(shè)計偏于安全。
　　 (3)針對上述結(jié)果分析出的不合理現(xiàn)象，提出了兩套改進方案。方案一優(yōu)化了平蓋的開孔位置，通過改進前后熱-結(jié)構(gòu)耦合場路徑計算結(jié)果的對比，得出減少危險截面上結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域可以改善平蓋的受力情況。方