承压设备应力分析大作业.doc

DN800容器 应力分析报告 Stress Analysis Report 浙江大学化工机械研究所 Institute of Process Equipment, Zhejiang University Apr., 2014 DN800容器 应力分析报告 Stress Analysis Report 计算编制： 高晓(PRE.) 校 核: (CHK.) 审 核: (REV.) 批 准: (APR.) 浙江大学化工机械研究所 Institute of Process Equipment, Zhejiang University Apr., 2014 TOC \o 1-5 \h \z HYPERLINK \h \z p 10 由— = —-— 二 0. 005988,查得—? 0. 004 得6 = 8. 64mm。 KS ? 1 x 167 R. m2 1 式中：R. = 0. 9D. = 0. 9 x 2000 = 1800mm； K为载荷组合系数取1.0；仇为 封头计算压力取1.0MPa； S讪为Q345R （6~16mm）设计应力强度取167 MPa。 设计厚度：》d=》+C2=8.64+2= 10.64 mm 名义厚度：取》n=6mm 要求封头成形后最小厚度为10.56 mm,则实际建模壁厚为8.6 mm。 3. 3开孔接管补强结构尺寸的初步确定 设计条件中，压力变化幅度大、交变次数多，结构尺寸主要由疲劳载荷确定。 为降低制造成本，本设计采用厚壁管来提高设备的疲劳寿命。 表5列出各开孔接管的尺寸参数。 表5开孔厚壁接管补强结构尺寸 （mm） 序号 接管位置 接管内 直径 厚壁管 外径X壁厚 伸出 长度 角焊缝 咼度 数量 接管N1 上封头中彷径向开孔 （］〉1100 （1）1180x40 200 25 1 4分析与计算 4.1分析方法 采用ANSYS15软件，使用N?mm?Pa单位制。 完整的结构分析应考虑以下载荷：①压力作用，液柱静压力作用超过设计压 力的5 %时应计及液柱静压的作用；②设备的自重作用，还有其他载荷。 力学模型: 含筒体、封头、接管，使用solid45单元。主要考核上封头和筒体的连接处以 及封头上接管。对于静强度分析，查看壳体所有结构不连续部位的应力情况，得 出壳体屮性面和内、外表面的应力强度值，依据强度判定准则，进行应力分类校 核。对于疲劳分析，考虑在变压情况下疲劳循环设计操作次数10950次，根据工 作载荷和工作温度循环下由模型计算的Sv值，查疲劳曲线，得到工作许用循环 操作次数，将其与设计循环次数进行比较，从而判断该容器能否满足疲劳强度要 求。 完整的塔分析应考虑以下载荷：①压力载荷，液柱静压力作用超过设计压力 的5%时应计及液柱静压的作用；②罐的自重载荷；③接管引起的载荷与偏心载 荷。 因为外部管线固定良好且对接管的作用力相对于罐内壁所受内压来说很小， 所以本项H计算时不考虑外部管线对接管的附加作用力以及偏心载荷。 基于以上分析，本设备整体模型主要计算以下工况：设计工况+自重 对于静强度分析，查看壳体所有结构不连续部位的应力情况，得出壳体屮性 面和内、外表面的应力强度值，依据强度判定准则，进行应力分类校核。 建模时，筒体、封头和接管等受压元件均采用有效厚度或成形后最小厚度减 腐蚀裕量。例如，筒体内径2000mm,成形后最小厚度为7.7 mm,则分析模型 屮的接管内径为11()() mm、外径为1180mm。 4.2力学计算 4.2.1力学模型 力学整体模型与传热整体模型相同，如图1所示，包括部分筒体、上椭圆形 封头、开孔接管。有限元建模时，建立四分Z-整体模型，采用实体单元solid45, 网格划分如图2?3,模型总共划分T 68230个单元,81371个节点。 z 图1整体模型图 Z 图2网格总体划分图 P 華|| lliiiiii JIIS5 II=i= 一一 - - 一一 -- 1 = I三一 ==■■_ =s== =1 s== ==== i= =_== is -=== ia ===一 ■==■ _=■== ==== -SSS i ~~ I I im I 图3局部网格划分图 4.2.2边界条件 图4小，整体施加重力加速度，所有与操作介质接触而施加内压力，接管端 而施加等效拉应力，筒体底部约束轴向位移。  4.2.3设计工况计算 设计工况： p=\.O MPa, t=250 °C,上封头接管等效拉应力=45.5 MPa,不施加重 力加速度。 设计工况下模型的第三强度当量应力分布云图分别如图5-7所示，该工况下 最大应力强度为371 MPao NODAL SOLUTIONSTEP=1 NODAL SOLUTION SUB =1 TIME=1 SINT (A