疲劳分析设计过程与评定结果

表6-4 计算基础数据

图6-13 瓶式压力容器简图

表6-5 强度计算条件

表6-6 材料在计算温度下的常数

注：设计应力强度及弹性模量按JB 4732—1995选取。

表6-7 疲劳计算条件

2.结构分析和力学模型

（1）结构分析

根据厂家提供的分析计算条件及具体结构特点和分析要求，在计算中可以截出从端部算起1000mm的一部分结构，其余部分的应力分布和截开部位的应力分布相同。截出的端部计算模型如图6-15所示。按照图6-15中的细部尺寸和关键点、线的布置，利用ANSYS中自下而上的建模方式，建立结构的剖面区域。

（2）结构力学模型与分析（图6-16、图6-17）

根据结构特性和载荷特性，在有限元模型构建中，采用轴对称力学模型进行分析，位移边界条件和所用单元如下：

图6-14 载荷与时间的关系示意图

图6-15 端部细节尺寸示意图以及实 体建模关键点和线的布置

图6-16 单元剖面上内压荷载和端部集中力

图6-17 端部部位有限元模型

1）位移边界条件：

在筒体对称面上加对称约束，在筒体下端取X向和Y向位移为零，即

ΔX=0，ΔY=0。

2）有限单元选择：

结构采用ANSYS有限元软件提供的8节点轴对称单元（PLANE82）。

3）力边界条件（设计状态）：

内压：P=23MPa(www.xing528.com)

模型壳体小端端部等效拉应力：

（3）设计状态下的有限元分析结果

在设计内压23MPa下，有限元分析结果如图6-18所示。

端部部位A—A截面的应力分析结果以及线性化路径如图6-19、图6-20所示。

3.应力强度评定

对于路径A—A（图6-19、图6-20）：

分析路径如图6-19、图6-20所示，其路径分析结果见附件1，评定结果见表6-8。

强度评定结论：通过！

图6-18 端部部位应力分析结果及变形示意图（变形已放大）

图6-19 端部部位A—A截面

图6-20 端部部位A—A截面的线性化应力分布图

表6-8 评定结果

同理，可进行其他任意截面的应力分析及应力强度评定。

4.疲劳强度评定

在工作压力状态下，最大应力出现在设备圆筒部位的内壁（节点498），对该点进行的疲劳分析结果参见附件2。

最大应力点的疲劳分析结果：

实际计算循环次数29200

积累使用系数=0.03164<1.0

疲劳强度评定结论：通过！

附件1：截面A—A设计状态下的应力强度值

附件2：疲劳分析结果