基于ANSYS Workbench的封头切向接管有限元应力分析

2016-09-05孙志刚褚建伟吕海玲

山东化工 2016年24期

关键词：有限元结构分析

孙志刚，王波，褚建伟，田野，吕海玲，李娜

(江苏中圣压力容器装备制造有限公司，江苏，南京 211112)

基于ANSYS Workbench的封头切向接管有限元应力分析

孙志刚，王波，褚建伟，田野，吕海玲，李娜

(江苏中圣压力容器装备制造有限公司，江苏，南京 211112)

采用ANSYS Workbench对封头切向接管结构进行应力分析与强度评定，由于应力分类时弯曲应力难以区分其中的一次成分和二次成分，弯曲应力保守作一次弯曲应力时强度评定无法通过，因此进行了极限载荷分析替代一次应力强度评定，结果表明结构强度是足够的，弹性应力分类法很保守。

切向接管；有限元；应力分类法；极限分析

由于工艺需要某预热器下管箱封头设有水平切向接管，这种开孔结构无法按照GB150[1]或者HG/T 20582[2]进行设计，文献[3]按照弹性应力分析方法对这种开孔结构进行了设计，但采用的是ANSYS APDL平台，限于软件功能，网格划分也不是十分理想，应力评定时将弯曲应力按一次应力保守处理，本文采用新一代协同仿真平台 ANSYS Workbench[4]，对封头切向接管结构进行弹性应力分析与强度评定，并针对弹性应力分类中弯曲应力分类不确定性，对结构进行了极限载荷分析，使得结构设计更经济可靠。

1 结构设计参数

下管箱筒体规格为DN1700×18 mm，长度750 mm；封头为2:1标准椭圆封头，最小成型厚壁厚8.6 mm，直边段25 mm，接管规格为φ304.8×10 mm，接管端部距离设备中心线1250 mm。设计压力为0.6M Pa，操作压力0.08 MPa，设计温度280 ℃，材料均为S30403，设计温度下弹性模量1.77×105MPa，泊松比0.3，材料许用应力Sm为97 MPa。