压力容器蝶形封头分析设计方案
2013-10-02 09:36:33
1.压力容器的两种计划典型
压力容器蝶形封头是化工、石油化工、冶金、轻工、纺织、机械以及航空航天财产中普遍操纵的承压设置装备摆设。尽管各种压力容器设置装备摆设功效各异、结构巨年夜水平纷歧，但从集体上看，一样平常以薄壁的扭转壳为主要构型，同时又可把集体剖析为筒体、封头、法兰、开孔、担任、支座等部件。这些部件构型相对角力计较大略，均具有较着的各自特点，并可以便利地进行归类剖析。
压力容器计划体例有两种，分袂对应两种计划典型：我国的GB150接纳的是传统的计划体例，称为“按端方计划”，它的根柢脑子是并不需要对压力容器的各个部位进行详尽的应力剖析，而是团结经典力学理论和履历公式对压力容器部件的打行为算作一些划定，如：选材、平安系数、特征尺寸、制造工艺等都 知足 的前提。另一种慎密的计划典型是JB4732，它接纳“剖析计划”体例，要求对压力容器进行应力剖析和委靡剖析，因为这种定量剖析功效使结构趋于合理，是以，用该典型计划的容器，可以到达较高的许用应力而并不削弱平安裕度。
按剖析计划和按端方计划在力学看法、计划历程及计划功效上都有较年夜区别。在强度方面，按端方计划所依据的失踪效准则是弹性失踪效准则，都把部件上概略出现的年夜应力（或年夜等效应力）限制在所用质料的屈就强度ss之下，并与质料的强度 sb连结 距离，当结构的受力跨越弹性规模，结构即告失踪效。按剖析计划考虑了塑性失踪效准则、弹塑性失踪效准则，并引入平安寿命的看法，对具有轮回加载特征的部件进行委靡剖析。一样平常情形下，按端方计划体例精练，易于被计划人员把握并具有 的履历性。按剖析计划体例对计划人员提出了高的要求，计划人员 具有 应力剖析本事，把握有限元软件等应力剖析本事。剖析计划历程的焦点是对部件做需要的应力剖析，然后根据应力功效进行应力分类校核，根据校核功效再优化计划。
2.面向计划工程师的有限元剖析软件
如前所述，对计划人员而言，按端方计划和按剖析计划的年夜区别表现在是否需要对压力容器做应力剖析。现在，对结构做应力剖析根柢上有三种体例：剖析剖析、实施剖析、数值剖析。剖析剖析体例需要在结谈判功效精度之间追求一个折中，现实结构一样平常都斗劲巨年夜，要对它们进行剖析剖析决非易事，结构一样平常要进行简化，而剖析人员要把握较结壮深挚的力学理论知识才华完成这一重任。实施体例在其精度上具有无可对比的利益，但其缺点也口角常凸起，费用高昂，操纵巨年夜，费时费力，一样平常在计划定型投入操纵前用该体例进行末尾的强度验证，不适于在计划历程中接纳。现实上有用、操纵也普遍的应力剖析体例是数值剖析体例，凡是是指有限元剖析体例。现在有限元剖析软件种类良多，按计划脑子可分为三年夜类:
(1) 通用有限元软件，该类软件发展较早，也斗劲成熟，是以市场占有率斗劲高。其特点是功效斗劲完竣，其通用性可困绕多个规模。有的 有限元软件甚至传播鼓吹可以办理任何规模的几乎全数的有限元问题问题，当然这势必带来另一短处，操纵巨年夜，不易把握，功效操纵率低，其高度集成化使其可扩充性也受到 限制，并要求操纵者具有较深切的有限元知识。近年来，跟着盘算机手艺和工程手艺的发展，传统的通用有限元软件也受到两方面的搬弄。一方面，的有限元算法日新月异，工程现象的合理的数学模子屡见不鲜，要求有限元软件内核能够在用户端具有可扩充性。另一方面，软件从数学走向工程化也是当今工程软件业的发展标的目的。是以在有限元软件规模又剖析出别的两类。
(2) 有限元软件开辟平台。这是一种基于算法的开辟情形，操纵者可以在该情形下将自己的新的有限元算法和有限元模子便利、地生成有限元轨范，其事情量一样平常可以比直接开辟淘汰到1/10，若有限元轨范自动生成系统（FEPG）。
(3) 有限元软件。该软件是针对具体的工程特点，按计划人员的思绪将巨年夜的有限元算法隐藏在背后，从界面和功效上可以作为工程计划的扶助工具，计划师的得力助手。计划人员面临的不再是目生的有限元 术语，而是加倍慎密亲密的工程说话。其利益显而易见，界面和气，操纵便利，易学易用，严重的是，不再要求计划人员亲自去处置结构力学模子，不单淘汰了事情量，禁止了模子拔取和简化历程中概略引起的错误，其平安性风险从操纵者转移到软件的开辟者，而开辟者可以经由过程尽心计划轨范和对轨范的严酷考证将平安性风险降至低，而这一历程要比过分考虑禁止各种概略的用户操纵而引起的错误要轻易的多。
现在第三类有限元软件在压力容器行业并不多，尚处于刚刚兴起的阶段，VAS1.2即是典型的一例。因为其凸起的利益，使之一问世便获得计划单元的普遍接待。（别的，作为我国有限元规模的家平易近族企业——北京飞箭软件有限公司的出现也格处惹人注目，良多部门都对其软件的发展寄予厚望）
VAS1.2是以Window系统为运行平台而开辟的微机版压力容器剖析软件。它接纳参数化计划体例，将有限元体例与压力容器部件的应力盘算、剖析完竣地团结在一路，是为压力容怀抱身定做的有限元剖析软件。其轨范结构可分为四部门：
(1) 部件选择及参数输入
轨范中供给了年夜量的常见压力容器部件构型。如椭圆封头（开孔补强）、碟型封头、球冠封头、柱壳开孔（开孔补强）、锥壳开孔（开孔补强）、球形储罐、有增强法兰球封头（平封头）等，其结构特征已被参数化，软件开辟者已将建模、剖分、鸿沟及载荷处置、网格优化、单元选择及质料处置等有限元体例特有预处置历程替用户完成，而将全数概略的结构转变以参数化的形式留给用户去改削，如结构尺寸、结构组成、质料信息、载荷信息、温度信息等，软件已对局部网格密度信息做了初始优化处置，但用户也以按自己的要求进行改削。（
压力容器蝶形封头是化工、石油化工、冶金、轻工、纺织、机械以及航空航天财产中普遍操纵的承压设置装备摆设。尽管各种压力容器设置装备摆设功效各异、结构巨年夜水平纷歧，但从集体上看，一样平常以薄壁的扭转壳为主要构型，同时又可把集体剖析为筒体、封头、法兰、开孔、担任、支座等部件。这些部件构型相对角力计较大略，均具有较着的各自特点，并可以便利地进行归类剖析。
压力容器计划体例有两种，分袂对应两种计划典型：我国的GB150接纳的是传统的计划体例，称为“按端方计划”，它的根柢脑子是并不需要对压力容器的各个部位进行详尽的应力剖析，而是团结经典力学理论和履历公式对压力容器部件的打行为算作一些划定，如：选材、平安系数、特征尺寸、制造工艺等都 知足 的前提。另一种慎密的计划典型是JB4732，它接纳“剖析计划”体例，要求对压力容器进行应力剖析和委靡剖析，因为这种定量剖析功效使结构趋于合理，是以，用该典型计划的容器，可以到达较高的许用应力而并不削弱平安裕度。
按剖析计划和按端方计划在力学看法、计划历程及计划功效上都有较年夜区别。在强度方面，按端方计划所依据的失踪效准则是弹性失踪效准则，都把部件上概略出现的年夜应力（或年夜等效应力）限制在所用质料的屈就强度ss之下，并与质料的强度 sb连结 距离，当结构的受力跨越弹性规模，结构即告失踪效。按剖析计划考虑了塑性失踪效准则、弹塑性失踪效准则，并引入平安寿命的看法，对具有轮回加载特征的部件进行委靡剖析。一样平常情形下，按端方计划体例精练，易于被计划人员把握并具有 的履历性。按剖析计划体例对计划人员提出了高的要求，计划人员 具有 应力剖析本事，把握有限元软件等应力剖析本事。剖析计划历程的焦点是对部件做需要的应力剖析，然后根据应力功效进行应力分类校核，根据校核功效再优化计划。
2.面向计划工程师的有限元剖析软件
如前所述，对计划人员而言，按端方计划和按剖析计划的年夜区别表现在是否需要对压力容器做应力剖析。现在，对结构做应力剖析根柢上有三种体例：剖析剖析、实施剖析、数值剖析。剖析剖析体例需要在结谈判功效精度之间追求一个折中，现实结构一样平常都斗劲巨年夜，要对它们进行剖析剖析决非易事，结构一样平常要进行简化，而剖析人员要把握较结壮深挚的力学理论知识才华完成这一重任。实施体例在其精度上具有无可对比的利益，但其缺点也口角常凸起，费用高昂，操纵巨年夜，费时费力，一样平常在计划定型投入操纵前用该体例进行末尾的强度验证，不适于在计划历程中接纳。现实上有用、操纵也普遍的应力剖析体例是数值剖析体例，凡是是指有限元剖析体例。现在有限元剖析软件种类良多，按计划脑子可分为三年夜类:
(1) 通用有限元软件，该类软件发展较早，也斗劲成熟，是以市场占有率斗劲高。其特点是功效斗劲完竣，其通用性可困绕多个规模。有的 有限元软件甚至传播鼓吹可以办理任何规模的几乎全数的有限元问题问题，当然这势必带来另一短处，操纵巨年夜，不易把握，功效操纵率低，其高度集成化使其可扩充性也受到 限制，并要求操纵者具有较深切的有限元知识。近年来，跟着盘算机手艺和工程手艺的发展，传统的通用有限元软件也受到两方面的搬弄。一方面，的有限元算法日新月异，工程现象的合理的数学模子屡见不鲜，要求有限元软件内核能够在用户端具有可扩充性。另一方面，软件从数学走向工程化也是当今工程软件业的发展标的目的。是以在有限元软件规模又剖析出别的两类。
(2) 有限元软件开辟平台。这是一种基于算法的开辟情形，操纵者可以在该情形下将自己的新的有限元算法和有限元模子便利、地生成有限元轨范，其事情量一样平常可以比直接开辟淘汰到1/10，若有限元轨范自动生成系统（FEPG）。
(3) 有限元软件。该软件是针对具体的工程特点，按计划人员的思绪将巨年夜的有限元算法隐藏在背后，从界面和功效上可以作为工程计划的扶助工具，计划师的得力助手。计划人员面临的不再是目生的有限元 术语，而是加倍慎密亲密的工程说话。其利益显而易见，界面和气，操纵便利，易学易用，严重的是，不再要求计划人员亲自去处置结构力学模子，不单淘汰了事情量，禁止了模子拔取和简化历程中概略引起的错误，其平安性风险从操纵者转移到软件的开辟者，而开辟者可以经由过程尽心计划轨范和对轨范的严酷考证将平安性风险降至低，而这一历程要比过分考虑禁止各种概略的用户操纵而引起的错误要轻易的多。
现在第三类有限元软件在压力容器行业并不多，尚处于刚刚兴起的阶段，VAS1.2即是典型的一例。因为其凸起的利益，使之一问世便获得计划单元的普遍接待。（别的，作为我国有限元规模的家平易近族企业——北京飞箭软件有限公司的出现也格处惹人注目，良多部门都对其软件的发展寄予厚望）
VAS1.2是以Window系统为运行平台而开辟的微机版压力容器剖析软件。它接纳参数化计划体例，将有限元体例与压力容器部件的应力盘算、剖析完竣地团结在一路，是为压力容怀抱身定做的有限元剖析软件。其轨范结构可分为四部门：
(1) 部件选择及参数输入
轨范中供给了年夜量的常见压力容器部件构型。如椭圆封头（开孔补强）、碟型封头、球冠封头、柱壳开孔（开孔补强）、锥壳开孔（开孔补强）、球形储罐、有增强法兰球封头（平封头）等，其结构特征已被参数化，软件开辟者已将建模、剖分、鸿沟及载荷处置、网格优化、单元选择及质料处置等有限元体例特有预处置历程替用户完成，而将全数概略的结构转变以参数化的形式留给用户去改削，如结构尺寸、结构组成、质料信息、载荷信息、温度信息等，软件已对局部网格密度信息做了初始优化处置，但用户也以按自己的要求进行改削。（