搜索方案 | 基于ANSYS的壓力容器應(yīng)力及疲勞評估系統(tǒng)
2017-09-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
概述
壓力容器在石化、冶金、航空航天及通用機(jī)械工業(yè)中廣泛使用。由于壓力容器設(shè)備的特殊性,在其設(shè)計、制造等各環(huán)節(jié)都有非常嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如美國的ASME規(guī)范、英國的BS5500、日本的JISB8243、德國的AD規(guī)范、我國的GB4732規(guī)范等。
圖1 壓力容器設(shè)計規(guī)范
壓力容器有“按規(guī)則設(shè)計”和“按分析設(shè)計”兩種設(shè)計方法?！鞍匆?guī)則設(shè)計”是基于經(jīng)典力學(xué)理論和經(jīng)驗公式的傳統(tǒng)設(shè)計方法,采用彈性失效準(zhǔn)則,方法簡單,但設(shè)計結(jié)果偏于保守;“按分析設(shè)計”需要對壓力容器進(jìn)行全面的應(yīng)力分析和疲勞分析,按照應(yīng)力分類的思想對不同區(qū)域應(yīng)用不同的評定準(zhǔn)則,采用塑性和彈塑性失效準(zhǔn)則,設(shè)計結(jié)果更加合理,但對設(shè)計人員提出了更高地要求,采用 有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力分析成為必備能力。
系統(tǒng)功能介紹
基于ANSYS的壓力容器疲勞分析系統(tǒng)”是按照ASMEⅧ-2規(guī)范中的疲勞分析要求,在ANSYS上進(jìn)行二次開發(fā)形成的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng),該系統(tǒng)將壓力容器應(yīng)力和疲勞分析過程標(biāo)準(zhǔn)化、模板化,大大降低了壓力容器疲勞分析的難度和工作量,主要包括如下功能:
1) 仿真操作過程封裝。梳理基于ANSYS進(jìn)行壓力容器熱分析及熱應(yīng)力分析的過程,包括模型導(dǎo)入、邊界條件設(shè)置、載荷施加、路徑定義、結(jié)果輸出,并在ANSYS中進(jìn)行二次開發(fā)形成用戶操作界面,將以上過程完整封裝。
圖2 熱-應(yīng)力仿真過程封裝
2) 多工況批量計算。一次性定義所有循環(huán)工況的載荷條件、邊界條件,多循環(huán)工況批量計算并輸出EXCEL格式應(yīng)力結(jié)果匯總結(jié)果。
圖3 批量工況載荷設(shè)置
圖4 多工況應(yīng)力匯總結(jié)果
3) 應(yīng)力及疲勞后處理。開發(fā)數(shù)據(jù)后處理模,對EXCEL格式的應(yīng)力匯總結(jié)果進(jìn)行運算,封裝ASME規(guī)定的應(yīng)力結(jié)果提取及疲勞使用系數(shù)計算過程,并輸出為Word格式結(jié)果報表。
圖5 結(jié)果數(shù)據(jù)后處理模塊及報表輸出
系統(tǒng)價值總結(jié)
1) ANSYS軟件已經(jīng)在壓力容器行業(yè)廣泛應(yīng)用并經(jīng)過了充分驗證,而該系統(tǒng)在ANSYS的基礎(chǔ)上開發(fā)完成,保證其基礎(chǔ)結(jié)果數(shù)據(jù)的可信性;
2) 該系統(tǒng)對所計算壓力容器的模型不做限制,用戶可以自行定義,因此應(yīng)用對象范圍較廣;
3) 該系統(tǒng)將壓力容器的熱-結(jié)構(gòu)仿真分析過程進(jìn)行了封裝,將復(fù)雜、繁瑣、重復(fù)的多工況前處理過程通過專業(yè)界面進(jìn)行快速設(shè)置,實現(xiàn)多工況批量計算,并自動生成結(jié)果匯總數(shù)據(jù)表,從而提高工作效率;
4) 按照ASME規(guī)范要求的步驟,將應(yīng)力結(jié)果數(shù)據(jù)自動進(jìn)行疲勞使用系數(shù)的計算,并輸出結(jié)果報表;
5) 整個應(yīng)力疲勞分析過程的工作量降低90%。
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