林庆文

（广东水利电力职业技术学院，广东广州 510635）

核磁共振成像仪超导磁体液氦罐外壳有限元分析

林庆文

（广东水利电力职业技术学院，广东广州 510635）

应用ABAQUS软件对核磁共振成像仪超导磁体液氦罐的外壳进行分析，解决了常规压力容器设计中非标产品无法分析的问题，为该产品的制造提供理论依据。

液氦罐外壳；有限元；薄膜应力；弯曲应力

0 引言

针对某核磁共振成像仪超导磁体液氦罐的外壳与GB150-1998《钢制压力容器》不符的情况，采用ABAQUS软件进行有限元分析[1-2]。

1 有限元模型

1.1 有限元网格

外壳的3D模型如图1。采用六面体单元C3D8I，在厚度方向有三层单元。节点总数57256，单元总数42051。有限元网格模型如图2所示。

图1 外壳3D模型

图2外壳有限元网格

1.2 约束及载荷

在外壳的两个端面采用固定约束，见图3。内表面压力P=0.21 MPa。

图3约束

1.3 材料参数

所用材料参数为：杨氏模量E＝2e5 MPa，密度为ρ=7800kg/m3，泊松比μ=0.3。

2 分析结果

外壳的最大主应力为221.1 MPa，最小主应力为-140.0 MPa，见图4-7。选取主应力最大处沿厚度方向（路径见图8）进行线性应力分解，得出薄膜应力及弯曲应力（图9、10）。

图4最大主应力

图5最大主应力（局部）

图6最小主应力

图7最小主应力（局部）

外壳的一次总体薄膜应力可以从远离开孔的位置的薄膜应力中得出。在远离开孔的区域，其应力受开孔的影响很小，总体薄膜应力的第一主应力（周向应力平均值）S1为46.34 MPa，与理论值（PR/t＝0.21*883/4=46.3575 MPa）非常接近，这也说明有限元分析的结果可靠。总体薄膜应力的第二主应力S2为12.78 MPa，第三主应力S3为-0.029 MPa，因此，总体薄膜应……