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基于 P方法的平板封头压力容器疲劳分析 刘 明 张应迁 四川理工学院 自贡 643000 摘 要：压力容器的疲劳分析是压力容器设计、分析的重要环节。本文基于有限元分析的P方法对平板封 头压力容器进行疲劳分析。通过与传统方法的对比，得出P方法更精确的结论，为压力容器的疲劳评定提供更 可靠的依据。 关键词：压力容器 ；P方法；Ansys；疲劳分析；平板封头 中图分类号 ：TH49 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2012)01—0029—03 Abstract：Fatigueanalysisofpressurevesselisanimportantpartofthepressurevesseldesignandanalysis．Thispa- per，basedonthePmethodoffiniteelementanalysis，performsafatiugeanalysisonthepressurevesselwithfiathead．By , contrastwiththetraditional method，Pmethodismoreaccurateandprovidesamorereliablebasisforfatiug eassessmentof ． pressurevessels． Keywords：pressurevessel；Pmethod；Ansys；fatiugena alysis；flathead 0 引言 1 P方法简介 众所周知，节点的应力值是否精确直接影 严格讲 P方法与 自适应网格法同属于 自适应 响结构疲劳寿命 的预测，特别是对于大型复杂 网格范畴，但是二者的出发点截然不同。自适应 结构的疲劳预测。与一般静力学分析方法相 比 网格法载荷 以及约束均施加到几何体上，指定结 较 ，疲劳分析对节点应力值的精确性要求更高， 构能量误差以及最小、最大单元尺寸，通过不断 对于结构分析具有足够精度，而一旦应用到结 细化能量误差过大的单元，使结构每个单元均达 构疲劳寿命 的预测 (如压力容器的疲劳预测) 到误差要求，从而完成 自适应网格方法的执行； 误差却很大 ，这就为有限元分析的网格划分以 而P方法则是在已有网格的基础上，通过提高应 及求解算法提出了高要求。可以采用局部细化 力梯度过大处单元的形函数阶次达到结构分析的 网格 、子模型以及 自适应 网格等方法以精确获 目的，一般单元形函数的阶次为2—8。图1反映 取结构中某点的应力值 ，精度一般保持在结构 了1／4带中心小孔的无限大板受均布载荷作用下不 能量误差的5％左右 ，特别是 自适应网格法 ，可 同单元的形函数分布。 以通过 自动调整单元尺寸以适应结构应力梯度， 使精度保持在结构能量误差的2％左右。疲劳分 析主要考虑疲劳累积效应 ，当疲劳累积效应达 到疲劳极限时，结构发生疲劳破坏。即使对于 自适应网格的2％左右的误差 ，都足以导致疲劳 预测的失效。同时现代产品的设计越来越复杂， 一 般在保 留结构重要特征的情况下，有 限元 网 格的质量不是很高。因此，要提高求解精度 只 能从求解算法途径上加以考虑。 图1 形函数阶次分布图 基金项 目：过程控制与工程四川省高校重点实验室 (项 目编号：GK201006)