基于ANSYS的氟化氢再生塔的模态和地震载荷分析.pdf

学兔兔 20一 ■论文广场 石油与化工设备20 10年第13卷 基于ANSYS的氟化氢再生塔的模态和地震载荷分析 赵亮，宋天民，张国福，梁浩骞，吕凯，邹立维，王欢 (辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 1I 3001) [摘 要]本丈使用有限元软件ANsYs对氟化氢再生塔的模态进行了分析和计算，计算了在地震载荷下塔体各个位置的动力 响应，为进一步分析氟化氢再生塔在地震载荷作用下的破坏机理奠定了基础。 ‘ [关键词]氟化氢再生塔；ANSYS；模态分析；地震载荷 近年来，随着我国油气储运建设的迅速发展， 程可表~ffj[M]{义}+[K]{x}=0，其中[M]为质量矩 油气储罐，再生塔等压力容器人量建造。由于其承 阵，{义}为加速度向量，[K]为刚度矩阵，{x}为位 载地区有 能发生严重的自然灾害一地震，且石油 移向量。求解此式可以得到塔体的固有频率和振 石化类压／』J容器由于其运行时常含有污染性或毒 性物质，如果设备受到地震破坏，不仅经济损失巨 塔体材料为蒙乃尔合金(NCu30)，密度8．8g／ 人，还会对白然环境，人民生命安全 ：生重人影 cm ，弹性模量170GPa，泊松比0．32，公称内径为 响，造成不叮估量的损失 】。因此，对石油 化类 1 800mm，壁厚9mm，底座为裙座结构，裙座壁厚 压力容器进行抗震研究是非常必要的。 10mm。上下封头均为标准椭圆封头。 本文对洗涤剂化工厂常用的设备一氟化氢再生 计算用 元的选择是ANSYS分析的关键，一 塔进行抗震研究，按照HG20660--2000《压力容器 定要选择符合被分析对象材料在受载时行为的单 中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》，氟化 元，本文选用Shell63单元。Shell63单元为弹性壳 氢属高度危险性介质，必须对其设备进行认真细致 单元，宵四个节点，每个节点有6个自由度。单元 的抗震研究。通过ANSYS软件对氟化氢再生塔进行 土要受弯曲应力和薄膜应力，和塔体的实际受力 模态分析和地震波分析，确定它的固有频率和振型 情况相符合。模型网格的划分同样是模型分析中 并算出关键位置在地震发生时的载荷和位移情况， 很重要的 一步，ANSYS主要提供两种划分方法： 为以后的抗震研究工作打好基础。 自由划分和映射划分 4]。映射划分能生成整齐 结构的振动特性决定了结构对于各种动力载 规则的网格，但是只能用于形状较规则的模型； 荷的响应情况，要计算地震载荷对塔的作朋，首 自由划分可以对各种复杂形状的模型进行网格划 先要计算塔的同有频率。由于塔体结构复杂，各 分，但是生成的网格在不同部位的疏密程度不好 部分结构互卡日牵制，尢法采用解析法准确地求}』l 控制，难以得到理想的结果。这两种方法各有优 其崮有频率， 此本文利_l_}j建立的再生塔有限兀 缺点，要根据模犁特点和分析内容来选择较好的 模型进行结构的振动特性分析，即模态分析，来 方法。因为塔体形状较为规则，所以网格划分采 求出塔的固有频率。然后将地震时产生的加速度 用映射划分的方式，得到了比较满意的网格，如