许留云，薛 哲，张智超，胡泷艺

(1.延安大学化学与化工学院，延安市石油化工承压设备安全工程重点实验室，陕西 延安 716000；2.油田气化工科技公司，陕西 延安 716000）

近年来，随着我国工业的飞速发展，高压容器的应用广泛且需求量日益增大。比如在石油化工行业的应用中[1]，液氢高压容器的设计压力达40MPa，车载储氢容器的压力为35～70MPa，加氢站用储氢容器的压力达到98MPa。除此之外，高压容器在电力工业和军事工业等行业也有着广泛的应用。

压力容器的设计通常都是按照GB 150.1～4-2011《压力容器》[2]来进行，但是按照这种方式计算出来的结构，容器的壁厚较厚，不仅会浪费材料，还会使经济成本增加。本文采用有限元分析软件ANSYS Workbench，对高压容器的封头部分进行参数化设置，并进行结构静力学分析，在不降低高压容器安全性的前提下，减小封头和接管的壁厚，减轻封头的整体质量，并对其进行结构优化，以期得出合理的参数组合，使材料得到合理利用，降低经济成本。

1 高压容器封头的静力学分析

1.1 有限单元法及ANSYS

有限元法[3]是用相对比较简单的问题去代替复杂问题进行求解。将复杂的对象通过有限个比较容易分析的单个元素来表达，这些重新细分的单个元素之间的有限个结点相互连接，并根据变形协调条件求解。本文主要采用有限元分析软件ANSYS Workbench，对高压容器封头进行静力学分析和结构优化。

1.2 高压容器封头的参数化模型

本文所研究的高压容器为某炼油厂的反应容器，结构如图1 所示。……