ANSYS软件在压力容器应力分析中的应用

利用ANSYS有限元软件对压力容器进行应力分析,获得了压力容器的应力分布图。通过对不同类别的应力进行分类和强度评定,得出应力强度满足分析设计。ANSYS应力分析为压力容器的结构设计提供了可靠、高效的理论依据。     

典型压力容器用钢13MnNiMoR的高温疲劳性能研究

低周疲劳破坏是压力容器的主要失效形式,研究压力容器用钢在高温下的疲劳性能,对于保证该类结构在高温下的安全运行,具有重要意义。本文对典型压力容器用钢13MnNiMoR,进行了高温拉伸实验,获得了高温拉伸力学性能随温度的变化规律;进行了高温低周疲劳实验,获得了不同温度下的疲劳性能,建立了相应温度下的应力寿命曲线,并分析了应力寿命曲线随温度变化趋势;根据实验结果对JB4732中疲劳设计曲线是否适用于中高温进行了讨论,并对其在高温下的修正工作提出了想法。     

压力容器安全技术基础知识讲座(十一)

传统的压力容器强度设计观点是假设材料为均质连续的理想固体。根据强度理论,只要压力容器的工作应力(σ)不超过材料的许用应力(〔σ〕),其结构就是安全可靠的。随着生产的发展、设备的大型化、低合金高强度钢的采用以及操作条件的苛求,压力容器出现了“低应力脆断”现象,即构件在应力远低于材料的强度极限就失效了。比较著名的事故是:50年代美国北极星导弹固体燃料发动机机壳在实验发射时的爆炸事故,法国核电站的压力容器和英国核电站的大型锅炉的脆性破裂事故等。产生“低应力脆断”的主要原因在于容器本身不可避免地带有裂纹或缺陷。对此,传统的应力强度观点已无能为力,目前只能借助断裂力学的观     

确定压力容器安全系数原则

压力容器安全系数与材料参数紧密相关,确定材料许用应力值时,需要同时考虑材料抗拉强度和屈服强度更为合理;奥氏体不锈钢材料具有非常好的应变强化能力和韧性,为充分发挥奥氏体不锈钢材料优良性能,选取奥氏体不锈钢材料许用应力值时,需要特殊考虑。压力容器安全系数的选取建立在经验基础上,在保障压力容器安全性前提条件下,为节省材料和降低成本,随着理论研究深入和科学实验的进步,压力容器安全系数有所降低,这是科学设计和实用成功经验结合的结果。     

大开孔疲劳容器应力强度评定与疲劳分析

为了揭示大开孔疲劳压力容器的应力分布规律,建立了某一大开孔疲劳压力容器的三维有限元模型,施加载荷和边界条件进行应力计算后按照JB 4732—1995的要求进行了线性化应力强度评定和疲劳分析。分析过程和评定结果能够为疲劳压力容器的设计和优化提供一定的参考。     

低温低应力工况的压力容器设计

低温低应力工况下使用的压力容器是化工生产过程中常用的低温压力容器。对低温低应力工况下的压力容器材料的应力状况及容器的工作状况进行了分析。论述了设计中应注意的问题，为低温压力容器的设计提供了有益的参考。     

超高强度钻杆低温断裂性能及裂纹扩展特征研究

超高强度钻杆在冬季低温环境下容易发生脆性断裂事故,为了从断裂力学角度揭示其冷脆现象的本质,采用ZBC2302-D型示波冲击试验机,获得了不同温度下超高强度钢在冲击断裂过程中的力-位移曲线,并对比分析了冲击功、起裂功和裂纹扩展功之间的变化关系。采用国家标准GB 4161—2007中的计算公式,计算了冲击试样的裂纹扩展量Δa和阻抗应力强度因子K_R;同时,引入K_R阻力曲线,得到超高强度钻杆在不同温度下的剩余强度图。结果表明,当冲击试样开始出现裂纹时,随温度降低,钻杆的初始起裂应力有所增加,出现硬化现象。当钻杆出现一定长度的裂纹时,随温度降低,阻抗应力强度因子越来越小,而且降低速度越来越快,剩余强度也表现出相同的变化趋势。随温度降低,材料抵抗裂纹扩展的能力逐渐下降,表明钻杆在低温下更容易断裂。     

球形封头与筒体局部结构不连续应力分析

在某压力容器设计中,综合考虑安全性和经济性原则,对该产品的筒体和球形封头采用不同板厚制造,本文就该处局部结构不连续的应力状态进行有限元数值模拟,分析筒体与球形封头连接处的应力分布状态,为此类结构设计的尺寸优化和强度计算提供理论依据。     

活性粉末混凝土双向拉压强度试验研究

活性粉末混凝土具有超高强度、高韧性、高耐久性及高温度适应性等特点,为一种新型的混凝土材料。通过科学的方法建立一套处于平面应力状态的活性粉末混凝土构件(如受弯构件的弯剪段)的安全设计,双向拉压应力状态下的强度准则是必需的。采用15个“8”字形试件,选取了5个不同拉压应力比工况,进行了强度试验,其试验结果表明不同拉压应力比工况的试件,其破坏形态均为拉断型破坏;随着拉应力的增大,活性粉末混凝土的抗压强度随之减小。依据试验结果,建立了活性粉末混凝土双向拉压应力状态下的实用强度准则,对于处于平面应力状态的活性粉末混凝土构件的安全设计具有较强的实用价值。     

如何防止压力容器延性破裂

<正>延性破裂是指压力容器在内部压力作用下,器壁上产生的应力达到材料的强度极限而发生的变化。它是在器壁上发生大量塑性变形之后产生的。延性破裂的主要特征是:器壁有明显的塑性变形;在较高的应力水平下破坏(达到或超过材料的屈服强度);不产生碎片,只裂开一个小口(其大小与破裂时释放能量有关);断口为灰暗色的纤维状,无金属光泽,断口不齐整;常温下发生;危害性小,可以预防。压力容器产生延性破裂的主要原因是容器在使用中超     

压力容器安全技术基础知识讲座(八)

压力容器运行一段时间后,由于压力,温度频繁交变的作用会引起材料疲劳;介质的腐蚀会造成器壁变薄甚至产生应力腐蚀开裂,或者安全阀(或爆破片)失灵;即使是符合设计和制造规范要求的容器,在恶劣的使用条件下,原先允许存在的缺陷也会逐渐扩展或产生新的缺陷。这些都能造成压力容器破坏及人身伤亡事故。对压力容器进行检验,能及早发现并消除缺陷,或者采取有效措施,把缺陷控制在安全范围之内,从而保证压力容器的安全使用。     

大型压力容器蒸压釜釜齿裂纹失效分析

大型压力容器蒸压釜的釜齿根部易出现裂纹。对某齿根出现裂纹的蒸压釜进行分析,探讨齿根部位的应力分布规律,发现其釜齿齿侧产生裂纹的主要原因是在工作温度下,其疲劳强度不达要求。     

基于氢气充放试验及数值模拟的储氢气瓶安全评价

储氢气瓶是新能源汽车的重要储能设备,其可靠性直接关系到汽车的安全性。研究了不同环境温度下,35 MPa铝合金内胆车用储氢III型气瓶在充放气时的最终温度和应力分布情况,并对其安全性进行了评价。借助试验测试平台,在不同温度下进行了实际充放试验。试验过程中无漏气现象,且最终温度符合要求,表明储氢气瓶在试验条件下是安全的。由此,在获得了储氢气瓶充放时热响应规律的基础上,对不同温度下的氢气充放过程进行了数值模拟,得到其应力分布情况。结果表明,储氢气瓶复合层的应力远小于其材料抗拉强度,即内胆和复合层的强度均可视为满足要求。研究结果可为储氢气瓶的试验开展、安全评价、寿命预测提供依据。     

在用压力容器预计腐蚀裕量的确定

在对在用压力容器的检验实践过程中．经常邋到压力容器发生了各种腐蚀的现象。当存在较大面积的腐蚀时．根据《在用压力容器检验规程》第二十四条的规定．必须对在用压力容器进行强度校核．井将强度校核的壁厚规定为剩余壁厚按宴测的最小值减去到下一个使用周期的两倍预计腐蚀量。如何正确确定在用压力容器到下一个使用周期的预计腐蚀量也就成为在用压力容器检验人员确定强度校核壁厚的关键．     

在用压力容器局部坑状腐蚀的安全状况等级评定

通过对在用压力容器局部坑状腐蚀所产生的凹坑应力进行分析，得出了不同坑深的在用压力容器安全状况等级的评定。     

工程常用开孔补强方法的原理探讨及对比分析

压力容器壳体开孔区应力性质和加载方式的不同对壳体强度破坏的形式不同,因此对强度校核需对应采用不同的开孔补强方法。本文基于工程实际,从理论原理和设计准则方面分别探讨了各种开孔补强方法的适用性、合理性及局限性,以期为工程设计人员提供一定的理论指导:等面积法和压力面积法均只考虑薄膜应力的一次静力强度问题,对小开孔补强计算具有一定的可靠性,对大开孔补强计算则均不适用或不可靠;有限元法在大开孔补强中对薄膜应力和薄膜+弯曲应力的评定均比分析法严格;ASME弯矩法对小开孔补强计算具有较高的可靠性,对大开孔补强计算因未考虑绕接管母线方向弯矩的作用而不可靠;有限元法则因无法区分一次和二次弯曲应力,导致对一次应力评定较为保守,而对二次应力评定则偏冒进。     

大型冷库液氨储罐结构强度计算分析与校核

针对大型冷库液氨储罐的安全设计问题,应用SolidWorks、ANSYS分别对液氨储罐进行了三维建模和有限元计算,考虑了储罐自重、液货自重和内外压力载荷,进行了储罐整体变形和应力分析,并采用应力线性化方法重点考核了应力集中区域的强度情况。仿真结果表明：储罐的最大应力集中在鞍座与罐体相连的附件,对应力集中区域进行线性化仿真计算后,一次局部薄膜应力和组合应力均在许用值范围内,满足《钢制压力容器——分析设计标准》（JB 4732—1995）要求,为相关压力容器的设计提供了参考。     

基于热应力有限元的天然气深冷装置关键设备风险分析

高温、低温及温度交变工况对天然气生产装置长期稳定运行带来不利的影响,开展天然气深冷装置关键设备在温度载荷下的应力分析,是保障气田安全运行的关键。本文基于瞬态热力学基础理论,针对某采气厂天然气深冷关键设备建立全尺寸有限元模型,分析了温度载荷下关键部位热应力分布规律,并对最大等效应力位置进行强度评估。结果表明：塔器、换热器的应力薄弱点分布在进出口接管开孔和塔底焊缝位置;储罐的应力薄弱点分布在顶部开孔位置储罐外壁与支撑架连接位置;管线的应力薄弱点分布在橇装管线弯头法兰处以及表面裂纹处;支座的应力薄弱点分布在管道与管托接触位置以及支座接触位置。希望所得结论能够为关键容器在复杂温度工况下的强度设计、寿命预测及维护提供参考。     

压力容器中残余应力的分布及消除方法

本文通过盲孔法测量了压力容器内、外壁的残余应力,从而得出了其残余应力分布情况,探讨了压力容器中残余应力的一些消除方法。     

复合板压力容器点腐蚀缺陷运行适应性评价

为准确反映含点腐蚀缺陷复合板压力容器的安全状态,在复合结构弹性力学分析的基础上,通过工程实例,采用运行适应性(FFS)评价方法对其进行安全评定与剩余寿命评估。结果表明:复合板压力容器安全评定时应考虑覆材的影响,依据提出的力学模型分别对覆材厚度计入和不计入强度设计2种情况进行应力校核,同时结合蚀孔的分布特征,对其特征尺寸进行统计学平均后计算剩余强度。在剩余寿命预测中,已考虑蚀孔直径和深度随时间变化对剩余强度的影响。通过计算最大工作压力(MAWP)参量,已对某一压力容器进行寿命评估。