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基于ANSYS/FE-SAFE的液化气瓶疲劳寿命分析与试验研究

2020-04-01范晓东焦文祥蔡福海张耀忠

石油和化工设备 2020年3期
关键词:焊缝有限元分析

范晓东,焦文祥,蔡福海,张耀忠

(1.赤峰市特种设备检验所, 内蒙古 赤峰 024000)

(2.大连理工江苏研究院有限公司, 江苏 常州 213164)

对于设计使用年限为8年的液化石油气瓶,允许在通过安全评估后延长一次使用期,延长使用期不得超过气瓶的一个检验周期。对未规定设计使用年限的液化石油气瓶,使用年限达到15年的应当予以报废并且进行消除使用功能处理[1-3]。但在北方大部分地区,多数气瓶使用期到了8年后,气瓶经检测,各项状况经检查后仍能达到气瓶设计标准要求,若直接报废处理,将会造成资源的巨大浪费。因此,对气瓶进行疲劳寿命评估,延长合格气瓶的使用寿命,具有较大的社会价值和经济价值。

本文基于HyperMesh建立了YSP35.5气瓶的有限元模型,在ANSYS后处理模块中针对特定工况进行了分析,获得了气瓶的受力危险点;通过FESAFE的Verity模块进行了疲劳寿命分析,并对比了气瓶疲劳试验数据,为气瓶的疲劳评估提供了数据参考。

1结构参数与建模

YSP35.5液化石油气钢瓶,其主要设计参数见表1。

根据钢瓶参数,利用Hypermesh软件进行建模[4-5],液化石油气瓶峰值应力附加在一次和二次应力之上,在容器结构中分布范围比二次应力还要小,有自限性,对塑性疲劳和棘轮效应没有影响,故液化气瓶有限元模型采用空间四节点壳单元建模的方式。与板单元相比,壳单元由于结合考虑了结构单元中间面上的平面刚度、弯曲刚度及曲率效应,因此,其具有更高的计算精度。本液化气瓶的单元总数为24377,节点总数为24262。……

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