壓力容器蝶形封頭分析設計方案
1.壓力容器的兩種計劃典型
壓力容器蝶形封頭是化工、石油化工、冶金、輕工、紡織、機械以及航空航天財產中普遍操縱的承壓設置裝備擺設。盡管各種壓力容器設置裝備擺設功效各異、結構巨年夜水平紛歧,但從集體上看,一樣平常以薄壁的扭轉殼為主要構型,同時又可把集體剖析為筒體、封頭、法蘭、開孔、擔任、支座等部件。這些部件構型相對角力計較大略,均具有較著的各自特點,并可以便利地進行歸類剖析。
壓力容器計劃體例有兩種,分袂對應兩種計劃典型:我國的GB150接納的是傳統(tǒng)的計劃體例,稱為“按端方計劃”,它的根柢腦子是并不需要對壓力容器的各個部位進行詳盡的應力剖析,而是團結經典力學理論和履歷公式對壓力容器部件的打行為算作一些劃定,如:選材、平安系數、特征尺寸、制造工藝等都 知足 的前提。另一種慎密的計劃典型是JB4732,它接納“剖析計劃”體例,要求對壓力容器進行應力剖析和委靡剖析,因為這種定量剖析功效使結構趨于合理,是以,用該典型計劃的容器,可以到達較高的許用應力而并不削弱平安裕度。
按剖析計劃和按端方計劃在力學看法、計劃歷程及計劃功效上都有較年夜區(qū)別。在強度方面,按端方計劃所依據的失蹤效準則是彈性失蹤效準則,都把部件上概略出現的年夜應力(或年夜等效應力)限制在所用質料的屈就強度ss之下,并與質料的強度 sb連結 距離,當結構的受力跨越彈性規(guī)模,結構即告失蹤效。按剖析計劃考慮了塑性失蹤效準則、彈塑性失蹤效準則,并引入平安壽命的看法,對具有輪回加載特征的部件進行委靡剖析。一樣平常情形下,按端方計劃體例精練,易于被計劃人員把握并具有 的履歷性。按剖析計劃體例對計劃人員提出了高的要求,計劃人員 具有 應力剖析本事,把握有限元軟件等應力剖析本事。剖析計劃歷程的焦點是對部件做需要的應力剖析,然后根據應力功效進行應力分類校核,根據校核功效再優(yōu)化計劃。
2.面向計劃工程師的有限元剖析軟件
如前所述,對計劃人員而言,按端方計劃和按剖析計劃的年夜區(qū)別表現在是否需要對壓力容器做應力剖析?,F在,對結構做應力剖析根柢上有三種體例:剖析剖析、實施剖析、數值剖析。剖析剖析體例需要在結談判功效精度之間追求一個折中,現實結構一樣平常都斗勁巨年夜,要對它們進行剖析剖析決非易事,結構一樣平常要進行簡化,而剖析人員要把握較結壯深摯的力學理論知識才華完成這一重任。實施體例在其精度上具有無可對比的利益,但其缺點也口角常凸起,費用高昂,操縱巨年夜,費時費力,一樣平常在計劃定型投入操縱前用該體例進行末尾的強度驗證,不適于在計劃歷程中接納?,F實上有用、操縱也普遍的應力剖析體例是數值剖析體例,凡是是指有限元剖析體例?,F在有限元剖析軟件種類良多,按計劃腦子可分為三年夜類:
(1) 通用有限元軟件,該類軟件發(fā)展較早,也斗勁成熟,是以市場占有率斗勁高。其特點是功效斗勁完竣,其通用性可困繞多個規(guī)模。有的 有限元軟件甚至傳播鼓吹可以辦理任何規(guī)模的幾乎全數的有限元問題問題,當然這勢必帶來另一短處,操縱巨年夜,不易把握,功效操縱率低,其高度集成化使其可擴充性也受到 限制,并要求操縱者具有較深切的有限元知識。近年來,跟著盤算機手藝和工程手藝的發(fā)展,傳統(tǒng)的通用有限元軟件也受到兩方面的搬弄。一方面,的有限元算法日新月異,工程現象的合理的數學模子屢見不鮮,要求有限元軟件內核能夠在用戶端具有可擴充性。另一方面,軟件從數學走向工程化也是當今工程軟件業(yè)的發(fā)展標的目的。是以在有限元軟件規(guī)模又剖析出別的兩類。
(2) 有限元軟件開辟平臺。這是一種基于算法的開辟情形,操縱者可以在該情形下將自己的新的有限元算法和有限元模子便利、地生成有限元軌范,其事情量一樣平??梢员戎苯娱_辟淘汰到1/10,若有限元軌范自動生成系統(tǒng)(FEPG)。
(3) 有限元軟件。該軟件是針對具體的工程特點,按計劃人員的思緒將巨年夜的有限元算法隱藏在背后,從界面和功效上可以作為工程計劃的扶助工具,計劃師的得力助手。計劃人員面臨的不再是目生的有限元 術語,而是加倍慎密親密的工程說話。其利益顯而易見,界面和氣,操縱便利,易學易用,嚴重的是,不再要求計劃人員親自去處置結構力學模子,不單淘汰了事情量,禁止了模子拔取和簡化歷程中概略引起的錯誤,其平安性風險從操縱者轉移到軟件的開辟者,而開辟者可以經由過程盡心計劃軌范和對軌范的嚴酷考證將平安性風險降至低,而這一歷程要比過分考慮禁止各種概略的用戶操縱而引起的錯誤要輕易的多。
現在第三類有限元軟件在壓力容器行業(yè)并不多,尚處于剛剛興起的階段,VAS1.2即是典型的一例。因為其凸起的利益,使之一問世便獲得計劃單元的普遍接待。(別的,作為我國有限元規(guī)模的家平易近族企業(yè)——北京飛箭軟件有限公司的出現也格處惹人注目,良多部門都對其軟件的發(fā)展寄予厚望)
VAS1.2是以Window系統(tǒng)為運行平臺而開辟的微機版壓力容器剖析軟件。它接納參數化計劃體例,將有限元體例與壓力容器部件的應力盤算、剖析完竣地團結在一路,是為壓力容懷抱身定做的有限元剖析軟件。其軌范結構可分為四部門:
(1) 部件選擇及參數輸入
軌范中供給了年夜量的常見壓力容器部件構型。如橢圓封頭(開孔補強)、碟型封頭、球冠封頭、柱殼開孔(開孔補強)、錐殼開孔(開孔補強)、球形儲罐、有增強法蘭球封頭(平封頭)等,其結構特征已被參數化,軟件開辟者已將建模、剖分、鴻溝及載荷處置、網格優(yōu)化、單元選擇及質料處置等有限元體例特有預處置歷程替用戶完成,而將全數概略的結構轉變以參數化的形式留給用戶去改削,如結構尺寸、結構組成、質料信息、載荷信息、溫度信息等,軟件已對局部網格密度信息做了初始優(yōu)化處置,但用戶也以按自己的要求進行改削。(