采用ANSYS进行压力容器管口局部应力计算方法比较.pdfVIP

静设备 P石油化工设备技术，2012，33(6)·15· etro—ChemicalEquipmentTechnology 采用 ANSYS进行压力容器 管 口局部应力计算方法的比较 李艳明 (中石化上海工程有限公司，上海 200120) 摘 要 ：压力容器管口局部应力计算主要采用WRC107及 WRC297或者有限元应力分析 的方法。文章 详细阐述 了采用ANSYS进行有限元应力分析时，对管 口外载荷的传统处理方法、CERIG法及MPC法三种 方法 ，并分析 了上述方法的优缺点及其原因，提 出了适合于压力容器管 口局部应力计算 的MPC外载荷处理 方 法 。 关键词 ：局部应力 外载荷 wRCCERIG MPC 压力容器管 口局部应力计算是压力容器设计 都进行计算 。 计算的一个重要环节，对承受外载荷 的管 口进行 对于超出wRC107及 wRC297范围的接管 局部应力计算正成为压力容器设计人员的共识 。 局部应力计算 ，目前工程上多采用有限元方法解 随着技术的进步，压力容器管 口局部应力计算的 决 。ANSYs是 目前压力容器行业使用最为广泛 手段越来越丰富多样 。 的有限元应力分析软件，采用 ANsYs有限元应 1 压力容器管 口局部应力计算方法 力分析方法进行管 口局部应力计算适应于所有结 当前工程上 比较常用 的管 口局部应力计算方 构形式与参数 ，而且计算结果精确可靠 。 法主要包括 WRC107、WRC297和有 限元应力分 2 ANSYS中外载荷的传统处理方法 析方法 。 采用 ANSYS进行管口在外载荷下的局部应 WRC107方法主要适用于：1)简体上实心的 力计算时，首先建立与待分析的管 口相对应的 圆柱体、矩形或方形附件受外加机械载荷时筒体 实体模型，管 口接管的建模长度取接管实际伸 上的应力情况 ，对于压力容器管 口局部应力计算 出长度 ，有限单元采用实体单元 。然后在接管端 来说 ，要求接管外径 d与筒体直径D 之 比d／D 面上施加管 口所受 的外载荷 ，因为 ANSYS在 ≤O．5；2)球壳上 的接管、实心的圆柱体或方形 附 ANSYS5．4以后 的典型环境中取消 了在实体及面 件受外加机械载荷时球壳上 的应力情况 ，对于压 上施加力及力矩 的功能，所 以一般需要按下述方 力容器管 口局部应力计算来说 ，要求接管外径 d 法在接管端面上施加外载荷 。 与球壳直径DR比d／DR≤0．375】【】。 为了将管 口所受 的集 中力载荷均匀地施加到 wRC297方法主要适用于 ：在筒体上开孔 的 接管端面上 ，需要统计接管端面上 的节点数 N， 接管受外加机械载荷时，筒体与接管上 的应力情 然后将集中力 F除以N ，得到各个节点所受 的平 况，此时要求接管与筒体直径比d／D ≤0．52【】。 均力后施加于各节点上 ，见 图1。 采用 WRC107及 WRC297进行管 口局部应 在施加扭矩 T时，需要选取接管端面各节 力计算较为简单方便，但除上述接管与筒体、球壳 点，将各节点的坐标系转化为柱坐标系，并计算 的直径比参数外 ，WRC107及 WRC297计算 图还 收稿 日期 ：2o12—06—27。