基于ANSYS10.0的立式储罐有限元应力分析与设计

基于ANSYS10.0的立式储罐有限元应力分析与设计

基于ANSYS10.0的立式储罐有限元应力分析

与设计

基于ANSYS10.0的立式储罐有限元应力分析与设计

目录

一、问题描述 ................................................................................................................................... 3

二、设计基本参数如下表： ........................................................................................................... 3

三、结构壁厚计算 ........................................................................................................................... 4

四、GUI操作方式 ............................................................................................................................ 5

五、建立几何模型 ........................................................................................................................... 6

六、划分有限元网格 ....................................................................................................................... 9

七、施加载荷并求解 ..................................................................................................................... 10

八、浏览运算结果 ......................................................................................................................... 12

九、分析结论 ................................................................................................................................. 15

附录一 ............................................................................................................................................ 16

附录二 ............................................................................................................................................ 17

附录三 ............................................................................................................................................ 19

附录四 ............................................................................................................................................ 20

基于ANSYS10.0的立式储罐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：

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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

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计算厚度： PcDi 2KSm Pc

设计厚度： d C2 C1

名义厚度： n 34mm

有效厚度： e n C2 C1

2.椭圆形封头厚度

标准椭圆封头

计算厚度： Ri 0.0165

设计厚度： d C2 C1

名义厚度： n 18mm

有效厚度： e n C2 C1

3.手孔厚度

四、GUI操作方式

定义工作文件名和工作标题

（1）定义工作文件名：执行change jobname，文件名命名为wuzu

（2）定义工作标题： 执行change title 命令，对文件的压力进行分析

（3）关闭三角坐标符号

定义单元类型和材料属性

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（1）选择单元类型：在elementtypes命令中选择strucral solid和quad 8node82

（2）设置单元选项：在element type option命令框中选择k3为axisymmertic

（3）设置材料属性：在material number 命令框中设置 ex为

2.01e11，prxy为

0.3

五、建立几何模型

(1)生成矩形面，在by dimensios中设置三个矩形面数据如下：350 ，384 ，0,280

44,146,795.3,846.3,44，

62,600,742.8

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（2）生成部分圆环面：执行partial annulus 命令框中设置

wpx,wpy,,theta1,rad,theta2,分别为0,280,355,8.75,373,63，

0,280,355,67,.6,383,90

（3）面叠分操作：执行booleans 下的areas命令A3和A5的面进行叠加

（4）删除面操作：执行delete下的below命令，选择A6和A8的面

（5）线倒角操作：执行lines下的lines fillet命令，选择要倒角的两条线在rad文本框中输入20，这则另一倒角的两条线，在RAD文本中输入10

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（6）线生成面操作：点击by lines命令 选择如下 两组三条线 生成两个面

（7）面相减操作，在boolsean 下的areas 选择A10和A3两个面生成如下图

（8）面向加操作：在boolsean 下的add aaread选择如下四个面生成如下图

生成关键点：选择A2面中的L5在line ratio 选项框中输入 0.348生成关

（9）生成关键点：在ratio下输入line ratio=0.348,生成关键点21.

（10）生成线，拾取“15，20”“22，19”“14，17”“11，21”“3，13”“4，16”“5，12”“21，5”“24，18”关键点生成九条线。再生成面。

（11）面分解操作：在Area by Line下，拾取A2，A3,A10面，拾取L33,L27,L26线，生成的图形如图所示。

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（12）进行编号压缩操作

（13）合并关键点：执行Merge Items命令，弹出图所示。选择Keypoints。

（14） 保存几何模型

六、划分有限元网格

（1）连接线过渡圆弧线：执行Lines命令，拾取L22、L8和L28的线，单击OK按钮。

（2）设置单元尺寸：执行MeshTool命令，弹出划单击Set按钮，拾取L1、L3、L15、L13、L19、L25、L26、L10、L27和L31的线，弹出Element Sixes on Picked Lines对话框。输入NDIV=4。

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（3）设置全局单元尺寸：MeshTool命令，在SIZE文本框中输入20。

（4

）划分网格：生成的有限元网格如图所示：

七、施加载荷并求解

（1）在线上施加面载荷：执行Pressurel On Lines命令，拾取L4、L17、L14、L20、L30、L22、L …… 此处隐藏：4691字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……