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随着工业的迅速发展,压力容器承受循环载荷的情况日益增多,产生疲劳失效事故的可能性也在增加,压力容器的疲劳分析设计越来越引起了人们的关注和重视。本文以受交变载荷的闪蒸分离釜为实例,对其釜体进行静力分析和疲劳分析,以确定整个容器的应力分布情况,从中找出最危险的部位,为容器设计提供可靠的依据。本文基于有限元法的基本理论,对受交变载荷的闪蒸分离釜进行了下列研究:
(1)基于有限元法的建模理论,利用通用有限元分析软件ANSYS通过简化建立容器壳体的有限元模型:一个是内筒夹套模型,是轴对称模型,包括内筒夹套和下接管,网格划分采用2维实体结构单元PLANE42单元;另一个是带人孔锻件的上封头和部分筒体模型,是面对称三维立体模型,网格划分采用仿真3D实体结构单元SOLID45单元。建模时对可能产生较大应力集中的人孔和封头连接部位采用较大的圆角过渡。
(2)用设计载荷对釜体有限元模型进行静力分析。
(3)用工作载荷对釜体有限元模型进行疲劳分析。
(4)对受交变载荷的釜体在制造检验方面提出一些特殊要求,以保证其疲劳强度。
本文得到以下结论:
设计工况下釜体各处的一次应力和二次应力均满足静力强度要求,在操作工况下包括峰值应力在内的最大主应力差均小于按JB4732-1995附录C的S-N曲线查出的设计循环次数下许用应力幅的两倍,釜体满足疲劳强度要求。
本文对受交变载荷的疲劳容器的设计能提供一些参考和指导,具有一定的理论意义和工程实用价值。