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压力容器有限元分析

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有限元的分析简介 随着科技的进一步发展,传统的分析方法已不能满足现在社会的需求,以及更不能满足一些问题的精确分析,而有限元的出现和应用给机电、土木、航天等工业领域带来了历史性的突破。ANSYS是有限元的应用软件,主要用于几何和网格划分、多物理场、结构力学、流体动力学、非线性结构、仿真过程及数据管理、显示动力学等多领域的应用 有限元法是求解工程科学中数学物理问题的一种通用数值方法。本书介绍有限元法的基本原理、建模方法及工程应用,强调理论与实践的结合。全书包括两篇共16 章,第1 篇由第1~10 章组成,介绍有限元法的基本理论和方法,内容包括:有限元法基本理论、平面问题、轴对称问题和空间问题、杆梁结构系统、薄板弯曲问题以及热传导问题、结构动力学问题、非线性问题的有限元法。有限元主要介绍有限元建模技术及基于 ANSYS 的有限元分析工程应用,内容包括:有限元建模的基本流程、模型简化技术、网格划分技术、边界条件处 理与模型检 查 以及基于 ANSYS 的有限元分析工程应用实例 。 创新实践课题:压力容器的有限元应力分析与设计 一、问题描述 1、如图1 所示为一台Ф700 立式储罐,其手孔的直径为Ф88,材料为16MnR,设计压力为13.5Mpa,工作压力为12.3Mpa,弹性模量为201GPa,泊松比为0.3,要求利用有限元分析对此压力容器进行应力分析设计。 2、立式储罐用途:主要用于储存气体,如燃气等,因为储罐密封性能好且能承受较高的压力,所以将气体压缩成液体后,方便于储存在储罐内。 二、设计基本参数如下表: 弹性模量 201Gpa 工作压力 12.3Mpa 设计压力 13.5Mpa 储罐直径 700 手孔直径 88 泊松比 0.3 材料 16MnR 螺栓力 82109N 封头直径 146 壁厚 34 圆弧面直径 18 封头厚 15 立式储罐结构示意简图如下图所示: 图1 在压力容器的应力分析中,压力容器部件设计关心的是应力沿壁厚的分布规律及其大小,可采用沿壁厚方向的“校核线”代替校核截面。该容器轴对称,所以只需考虑对储罐上半部分进行分析设计。法兰上的螺栓力可以转化为一个集中力F,且 F=82109N。 三、结构壁厚计算 1.筒体厚度 计算厚度: cmicPKSDP 2 设计厚度: 12CCd  名义厚度:n34mm 有效厚度:12CCne  2.椭圆形封头厚度 标准椭圆封头 计算厚度: 0 1 6 5.0iR 设计厚度: 12CCd  名义厚度:n18mm 有效厚度:12CCne...

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