搜索產品 | 加氫反應器蠕變疲勞分析計算系統
2018-03-09 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
加氫反應器是煉油行業中加氫裝置的關鍵設備,操作條件十分苛刻。加氫反應器的高溫部件長期運行時,除了要承受蠕變引起的破壞之外,還要承受由于工況變化所引起的疲勞破壞,其壽命損耗是在蠕變-疲勞交互作用下的損傷累積過程。因此,在高溫強度研究中,了解蠕變-疲勞交互作用對高溫構件損傷的影響并評估這種耦合效應引起的破壞,對于壓力容器的高溫強度設計和安全評估來說有著重要的意義。
目前針對蠕變-疲勞耦合壽命的預測方法較多,其中Omega方法在評定蠕變壽命評估方面更具優越性。因此,本系統以ASME規范code case 2605-1為基礎,在ANSYS環境中開發Omega材料蠕變模型,并針對加氫反應器的關鍵部位,進行模型的全參數化建模,然后按照規范的要求及步驟開展蠕變疲勞分析,最終形成加氫反應器蠕變疲勞分析計算系統。
2加氫反應器蠕變疲勞分析系統
加氫反應器蠕變疲勞分析系統是在全面理解ASME規范CASE 2605-1及利用ANSYS進行有限元仿真流程的基礎上,通過對ANSYS軟件的定制開發實現的,具體內容如下:
圖2-1 功能框架
圖2-2 系統界面
1)蠕變疲勞算法開發:在ANSYS環境開發Omega蠕變模型;
2)參數化模型建立:對加氫反應器中的關鍵位置進行全參數化模型建立,包括:①頂封頭及開口;②側壁冷氫口;③裙座、底封頭及開口;④側壁45度斜開口;
3)材料庫及材料屬性定義:根據計算對象的部位,從材料庫中選擇不同的材料模型,完成材料屬性的定義;
4)網格尺寸及網格劃分:設定計算對象的網格控制參數,并根據所計算的內容自動選擇相應的單元類型,完成模型的網格劃分;所有模型均可實現全六面體網格;
5)Option1的計算及評估:根據規范對Option1 的定義,設定熱分析及應力分析的載荷邊界條件,進行溫度場及應力場的計算,并基于提取的結果進行Option1 的安定性評估;
6)Option2的計算及評估:如果需要進行Option2 的計算與評估,則設定熱分析及應力分析的載荷邊界條件,進行溫度場及應力場的計算,并基于提取的結果進行Option2的安定性評估;
7)蠕變壽命計算:支持不計疲勞損傷的蠕變壽命計算以及考慮疲勞損傷的蠕變壽命計算,其中后者需要根據前面是基于Option1還是Option2而選擇不同的計算公式進行蠕變壽命的計算。
8)計算報告:自動生成仿真計算報告
3加氫反應器蠕變疲勞分析系統應用實例
加氫反應器蠕變疲勞分析系統中已經得到了成功的應用,如下圖所示為各關鍵部件的網格及計算結果展示:
全六面體網格展示
計算結果展示
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