搜索方案 | 基于ANSYS的压力容器应力及疲劳评估系统
2017-09-01 by:CAE仿真在线 来源:互联网
概述
压力容器在石化、冶金、航空航天及通用机械工业中广泛使用。由于压力容器设备的特殊性,在其设计、制造等各环节都有非常严格的行业标准和规范,如美国的ASME规范、英国的BS5500、日本的JISB8243、德国的AD规范、我国的GB4732规范等。
图1 压力容器设计规范
压力容器有“按规则设计”和“按分析设计”两种设计方法。“按规则设计”是基于经典力学理论和经验公式的传统设计方法,采用弹性失效准则,方法简单,但设计结果偏于保守;“按分析设计”需要对压力容器进行全面的应力分析和疲劳分析,按照应力分类的思想对不同区域应用不同的评定准则,采用塑性和弹塑性失效准则,设计结果更加合理,但对设计人员提出了更高地要求,采用 有限元软件进行应力分析成为必备能力。
系统功能介绍
基于ANSYS的压力容器疲劳分析系统”是按照ASMEⅧ-2规范中的疲劳分析要求,在ANSYS上进行二次开发形成的专业应用系统,该系统将压力容器应力和疲劳分析过程标准化、模板化,大大降低了压力容器疲劳分析的难度和工作量,主要包括如下功能:
1) 仿真操作过程封装。梳理基于ANSYS进行压力容器热分析及热应力分析的过程,包括模型导入、边界条件设置、载荷施加、路径定义、结果输出,并在ANSYS中进行二次开发形成用户操作界面,将以上过程完整封装。
图2 热-应力仿真过程封装
2) 多工况批量计算。一次性定义所有循环工况的载荷条件、边界条件,多循环工况批量计算并输出EXCEL格式应力结果汇总结果。
图3 批量工况载荷设置
图4 多工况应力汇总结果
3) 应力及疲劳后处理。开发数据后处理模,对EXCEL格式的应力汇总结果进行运算,封装ASME规定的应力结果提取及疲劳使用系数计算过程,并输出为Word格式结果报表。
图5 结果数据后处理模块及报表输出
系统价值总结
1) ANSYS软件已经在压力容器行业广泛应用并经过了充分验证,而该系统在ANSYS的基础上开发完成,保证其基础结果数据的可信性;
2) 该系统对所计算压力容器的模型不做限制,用户可以自行定义,因此应用对象范围较广;
3) 该系统将压力容器的热-结构仿真分析过程进行了封装,将复杂、繁琐、重复的多工况前处理过程通过专业界面进行快速设置,实现多工况批量计算,并自动生成结果汇总数据表,从而提高工作效率;
4) 按照ASME规范要求的步骤,将应力结果数据自动进行疲劳使用系数的计算,并输出结果报表;
5) 整个应力疲劳分析过程的工作量降低90%。
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