搜索方案 | 基于ANSYS的壓力容器應力及疲勞評估系統
2017-09-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
概述
壓力容器在石化、冶金、航空航天及通用機械工業中廣泛使用。由于壓力容器設備的特殊性,在其設計、制造等各環節都有非常嚴格的行業標準和規范,如美國的ASME規范、英國的BS5500、日本的JISB8243、德國的AD規范、我國的GB4732規范等。
圖1 壓力容器設計規范
壓力容器有“按規則設計”和“按分析設計”兩種設計方法。“按規則設計”是基于經典力學理論和經驗公式的傳統設計方法,采用彈性失效準則,方法簡單,但設計結果偏于保守;“按分析設計”需要對壓力容器進行全面的應力分析和疲勞分析,按照應力分類的思想對不同區域應用不同的評定準則,采用塑性和彈塑性失效準則,設計結果更加合理,但對設計人員提出了更高地要求,采用 有限元軟件進行應力分析成為必備能力。
系統功能介紹
基于ANSYS的壓力容器疲勞分析系統”是按照ASMEⅧ-2規范中的疲勞分析要求,在ANSYS上進行二次開發形成的專業應用系統,該系統將壓力容器應力和疲勞分析過程標準化、模板化,大大降低了壓力容器疲勞分析的難度和工作量,主要包括如下功能:
1) 仿真操作過程封裝。梳理基于ANSYS進行壓力容器熱分析及熱應力分析的過程,包括模型導入、邊界條件設置、載荷施加、路徑定義、結果輸出,并在ANSYS中進行二次開發形成用戶操作界面,將以上過程完整封裝。
圖2 熱-應力仿真過程封裝
2) 多工況批量計算。一次性定義所有循環工況的載荷條件、邊界條件,多循環工況批量計算并輸出EXCEL格式應力結果匯總結果。
圖3 批量工況載荷設置
圖4 多工況應力匯總結果
3) 應力及疲勞后處理。開發數據后處理模,對EXCEL格式的應力匯總結果進行運算,封裝ASME規定的應力結果提取及疲勞使用系數計算過程,并輸出為Word格式結果報表。
圖5 結果數據后處理模塊及報表輸出
系統價值總結
1) ANSYS軟件已經在壓力容器行業廣泛應用并經過了充分驗證,而該系統在ANSYS的基礎上開發完成,保證其基礎結果數據的可信性;
2) 該系統對所計算壓力容器的模型不做限制,用戶可以自行定義,因此應用對象范圍較廣;
3) 該系統將壓力容器的熱-結構仿真分析過程進行了封裝,將復雜、繁瑣、重復的多工況前處理過程通過專業界面進行快速設置,實現多工況批量計算,并自動生成結果匯總數據表,從而提高工作效率;
4) 按照ASME規范要求的步驟,將應力結果數據自動進行疲勞使用系數的計算,并輸出結果報表;
5) 整個應力疲勞分析過程的工作量降低90%。
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