基于 ANSYS 子模型法的大型化工设备结构应力分析.pdf

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1、基于ANSYS子模型法的大型化工设备结构应力分析TheStructureStressAnalysisofLargeChemicalEquipmentBasedonANSYSSub-modelMethod■于清■YuQing2[摘要]大型化工设备结构应力分析复杂且不准确，采取子应力。粗糙模型的建模与普通模型是没有区别的，基本风压依据GB-50009取=0.6kN/m，整模型法对关键部位进行单独分析，可以获得很好的计算精其操作方法也是一致的。个设备安装平台设在标高25m处，总高为30m，因度。根据分析的应力结果进行校核并指导实际的生产应用。2.生成子模型此

2、取总高度为55m，根据GB-50009荷载规范，地面对要计算的关键部位创建新的模型，该子模型粗糙度为B类，风荷载体型系数取0.7，风压高度[关键词]大型化工设备应力分析ANSYS子模型的本构模型，单元类型，单元实常数与整体结构粗变化系数取1.92，脉动增大系数为2.46，振型系数糙模型完全相同，对子模型的建模操作要准确的布为0.66，脉动影响系数为0.87，风振系数为1.74，[Abstract]Thestructurestressanalysisoflargechemicalequi-置其位置，并与原结构一致。则计算得风压标准值为91.1KN，设计值为p

3、mentiscomplicatedandinaccurate,takingthesubmodelme-3.形成切割边界插值109.32KN。荷载作用于设备最高处直径上，呈倒三thodtocarryouttheanalysisofkeyparts,cangetverygood该步骤是定义子模型相对于粗糙模型的边界位角分布。accuracy.Checktheresultsofstressanalysistoguidetheactu-置，在ANSYS中，子模型的边界不必选择通过粗糙（2）地震作用alproduction.模型的节点，而是可以任意选择，当定义好1个

4、任根据地理条件及抗震规范查的抗震设防烈度为意的边界后，ANSYS软件系统会自动根据粗糙模型7度，第二类场地，设计基本地震加速度值为0.05g，[Keywords]largechemicalequipment,stressanalysis,ANSY-上节点位移值插值计算出子模型边界上的位移值，设计分组为第一组。S,sub-model在ANSYS子模型法中，该步骤操作最为繁琐，也极F=a×G易出错。a为地震影响系数，amax为地震影响系数最大一、引言4.分析并验证子模型值，G为设备自重。其中a的计算如下图1所示。随着工业化的加快，化工设备也在向大型化、指定子模

5、型所受的荷载、边界条件、约束，所经计算可得本文的a=0.35。精细化的方向发展，常规的计算方法已经不能准确有的条件须与粗糙模型的位置一致，其分析类型和地解决大型化工设备的应力、裂缝、应变、强度等分析选项与粗糙模型也是一样的。最后对子模型提问题。另外，大型设备受风荷载、地震作用的影响交分析，无论静态分析还是动态分析其类型与粗糙也是不可忽略的，整体结构在强烈的外力作用下使模型一致。对结果需要验证子模型切割边界到应力得某些关键部位及连接节点处负荷加大，结构长期集中位置的距离是否足够，如果符合的较好，可以处于疲劳状态，导致部件的失效。常规的设计方法证明选取的边界条

6、件是准确的，否则就要重新选取图1设计反应谱不能准确的计算各部位的应力，且计算量大，简化边界条件重新计算。（3）模型的总荷载处理太多，计算结构不可靠。本文基于大型通用有四、分析实例对以上两种荷载，根据实际情况取最不利组合，限元软件ANSYS分析方法，采用有限元的基本原理本文选取某一大型化工设备总高约35m，筒体即自重(G)+风载(W)+地震载荷(F)，另外集中载荷，对大型的化工设备整体粗糙分析，采用ANSYS的子内径4050mm，壁厚90mm，主要材料为SA387Cr11-设计内压，操作温度等也要考虑。模型法对关键部位进行分析。CL2，设计压力5.1MPa，

7、设计温度350℃。设备为3.整体模型分析结果二、ANSYS子模型方法非对称结构，两筒体之间用斜接管连接，设备安装整体模型采用shell单元建模，只能计算出各子模型通常是用来在原模型基础上获取更为精在标高25m平台上。整体模型在地震、风载和热膨处沿壁厚的平均应力，即薄膜应力，同时整体建模确结果的一种方法，即从已分析的模型上截取部分胀作用下将会对连接部位产生较大的附加力和力是无法详细考虑局部的结构不连续，所以整体模型区域，对该区域的网格进行细划后进行二次应力分矩。由于筒体连接部位的应力集中明显，所以必须计算所得的应力仅供参考，对局部结构的应力分布析，从而得到更

8、为精确的结果。子模型方法又被称考虑在整体结构影响下关键部件的应力分