一、问题描述 某高压容器设计压力p=16Mpa，设计温度T=200℃，材料为 16MnR。筒体内径 R1=775mm ，壁厚 t1=100mm；封头内径 R2=800mm，厚度t2=48mm ，筒体削边长度L=95mm。试对该压力容器筒体与封头的连接区域进行应力分析。 二、问题分析 由于主要讨论封头与筒体过渡区域的应力状况，忽略封头上的其他结构如开孔接管等，建立如图 1 的有限元力学模型，其中筒体长度远远大于边缘应力的衰减长度，此处去筒体长度Lc=1200mm。 有限元计算采用 Plane82 单元，并设定轴对称选项。筒体下端各节点约束 轴向位移，球壳对称面上各节点约束水平方向位移，内壁施加均匀压力面载荷。 图 1 有限元分析模图2 有限元网格模型 图3 均布载荷及边界设置图 三、ANSYS分析计算 （1）建立有限元模型 选取Plan e82 单元，建立几何模型并划分网格（四边形），结果如图2 所示： （2） 施加载荷与约束 安装前述分析，在网格模型上施加已知载荷与简化约束，如图3 所示。 (3) 求解及结果后处理 将载荷和约束正确施加后，检查无误，即可进入/SOL 模块求解，求解完成后，进入/POST21 后处理器进行必要的后处理操作。 1）变形（位移）图 2）应力云图。最大 Mises应力为 183.667Mpa。 四、分析过程命令流 FINISH /CLEAR,start /Filn,E4-1 /Title,VORTEX /Units,si !*******参数设定***** R1=775 T1=100 R2=800 T2=48 L=95 LC=1200 P=16 E=2E5 NU=0.3 NT=5 !厚度方向剖分数 NS=30 !球壳经向剖分数 NC=30 !筒体轴向剖分数 NL=5 !过渡段剖分数 RA=0.6 !剖分比例 !*******前处理******* /PREP7 et,1,82 key opt,1,3,1 mp,ex ,1,E mp,nu x y ,1,NU cy l4,,,R2,0,R2+T2,90 blc4,R1,0,T1,-LC+L WPROT,,-90 WPOFF,,,L ASEL,S,LOC,Y,0,R2+T2 ASBW,ALL ASEL,S,LOC,Y,0,L ADELE,ALL,,,1 K1=KP(R1,0,0) K2=KP(R1+T1,0,0) KSEL,S,LOC,Y,L *GET,K3,KP,,NUM,MIN *GET,K4,KP,,NUM,MAX ALLS A,K1,K2,K3,K4 !网格划分 LSEL,S,LOC,Y,-LC+L LSEL,A,LOC,Y,0 LSEL,A,LOC,Y,L LSEL,A,LOC,X,0 LESIZE,ALL,,,NT,,,,,1 LSEL,S,LENGTH,,LC-L LSEL,R,LOC,X,R1 LESIZE,ALL,,,NC,1/RA,,,,1 LSEL,S,LENGTH,,LC-L LSEL,R,LOC,X,R1+T1 LESIZE,ALL,,,NC,RA,,,,1 LSEL,S,RADIUS,,R2 LSEL,A,RADIUS,,R2+T2 LESIZE,ALL,,,NS,RA,,,,1 LSEL,S,LOC,Y,0,L LSEL,U,LOC,Y,0 LSEL,U,LOC,Y,L LESIZE,ALL,,,NL,,,,,1 ALLS AMESH,ALL FINI !求解 /SOLU NseL,S,LOC,Y,-LC+L D,ALL,UY NSEL,S,LOC,X,0 D,ALL,UX LSEL,S,LINE,,3,8,5 LSEL,A,LINE,,10 NSLL,S,1 SF,ALL,PRES,P ALLS SOLVE FINI !后处理 /POST1 PLNSOL,S,INT,0,1 !显示应力云图 FINI
