子模型技术在大型球罐支撑区应力分析及结构优化中的应用

利用壳到体子模型法对大型球罐U形柱支撑区进行应力分析,保证该区域的计算精度。通过在U形柱内设置加强筋板,改变U形柱的刚度,讨论U形柱刚度对连接区应力状况的影响,发现U形柱刚度越大,球壳与支柱连接处最大应力强度水平越高,而支柱最大应力强度水平越低。基于分析设计的等强度原则,对加强筋板的尺寸及安装位置进行优化设计,使U形柱具有合理的刚度,以保证球壳在支柱支撑处的最大应力强度水平与支柱的最大应力强度水平相近。     

基于子模型法的大型薄壁结构有限元分析

对于大型薄壁结构的有限元计算,一般采用壳单元。但是大量的实例和标准表明,对于结构交叉部位的应力计算精度较低。为对比计算结果,利用Solid186单元和Shell93单元分别建立旋风轴流器实体和壳有限元模型。由计算结果可知,实体和壳单元在喇叭筒体处的最大应力分别为52.3 MPa和47.3 MPa,其应力误差超过10%,而其他部位的应力误差都在5%以内。为提高计算精度,采用壳到实体子模型技术,与实体模型相比,子模型相应部位应力为53.8 MPa,其应力误差在3%以内。所以,对于分析大型薄壁结构,壳到实体子模型技术能够有效解壳单元计算的准确性,提高计算精度,并能节省计算资源和计算时间。     

球罐整体结构水平刚度及支柱拉杆应力分析

将球壳和上支柱处理为刚．体，球罐质量集中于球心，下支柱处理为结构梁，拉杆处理为只能受拉的绳索（计算中只考虑受拉拉杆），按结构力学分析计算球罐水平刚度和自振周期，以及在水平地震力和风力载荷作用下，下支柱和拉杆的应力（也可考虑基础不均匀沉降球罐整体倾斜的影响）。通过研究得到的计算方法可用于球罐的工程设计和计算。     

多基础不均匀沉降球罐的应力分析

采用有限元计算方法,对一出现多个基础不均匀沉降的在役液化石油气球罐进行了应力计算,并对球罐的应力进行了分析和评定,根据计算结果得到了多基础不均匀沉降球罐的应力分布规律,分析了基础不均匀沉降对球罐应力的影响。结果表明,基础的不均匀沉降对球壳应力影响较小,但对支柱的应力影响较大;由于多个基础的不均匀沉降,各支柱上产生了大小不同的附加应力,各支柱应力分布很不均匀,部分支柱应力超标;附加应力的大小与支柱基础的沉降差有关;加载时,各支柱上的载荷和应力重新分配,外载产生的应力和自重产生的附加应力叠加,叠加后,原来承受拉应力的支柱上应力减小,原来承受压应力的支柱上应力增大。     

水平力作用下无拉杆球罐支柱的应力分析

重点分析水平力作用下无拉杆球罐的受力状态,以及支柱的应力分布。采用支柱的分段处理,建立了球罐的力学模型,推导出支柱的垂直载荷、弯矩和轴向正应力的计算公式,其中,垂直载荷明显小于GB 12337—2014中的计算结果,轴向正应力主要来源于弯曲正应力。以某1500 m3无拉杆球罐为例,建立了该球罐的有限元模型,计算了位移、应力、底面约束反力等,与力学模型的计算结果基本吻合。     

真空炉炉门混合建模方法研究与检验

针对大型真空炉炉门组件建模困难,计算资源消耗大等问题,采用混合建模方法进行了有限元模型简化,基于多点约束(MPC)法建立真空炉炉门体-壳组合模型,并与全实体模型计算结果及实验测试值进行对比分析。结果表明,采用体-壳单元混合建模在真空炉炉门应力分布规律求解上与实体模型结果及实验测试值基本一致,有着较高的计算精度,可为大型复杂真空炉设备仿真分析等工程问题提供可行的参考方案。     

大型裙座支撑式球罐有限元应力分析

随着建造技术的发展,区别于传统支柱支撑式的大型裙座支撑式球罐,由于受力均匀,球壳分瓣可采用足球瓣式,分瓣少、焊缝长度短,建造、维护及检修方便等诸多优点,近年来在工程中得到应用。采用有限元方法,对某1000 m3裙座支撑式球罐进行了应力计算,并按JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》对球罐的应力进行了分类和强度评定,结果表明设计满足强度要求。同时,指出裙座支撑式球罐设计的难点及应注意的问题,为裙座式球罐的设计计算及大型化应用提供参考。     

JC40石油钻机绞车滚筒体的有限元分析

运用ANSYS软件,建立了JC40绞车滚筒体的有限元模型,运用三维Solid63壳单元模拟滚筒体结构的各个部件,在设计载荷作用下,对该滚筒体进行了静力特性分析,准确、直观地得到了滚筒体在载荷作用下的应力和应变。通过进行加载分析计算,对比滚筒体静力学校核与有限元分析,结果表明,滚筒体有限元分析与设计要求吻合,为滚筒体的强度计算提供了可靠依据,验证了有限元建模方法和计算方法的正确性。     

10000m3丁烷球罐应力分析与评定

通过有限元应力分析数值计算与评定，实现了国内最大型球罐的应力分析设计，同时利用ANSYS的程序设计技术对支柱的径向相对位置进行了优化，使结构承载特性更趋于合理，为我国在大型球罐领域实现分析设计提供了经验。     

500m^3二氧化碳球罐有限元分析与强度计算

1概述目前球罐的常规设计基本上是基于对球罐壳体中总体薄膜应力的限制,但由于球罐上接有人孔、接管和支柱,在各种载荷作用下,在这些连接部位上产生局部应力,它们可能会远大于壳体中总体薄膜应力。因此、有必要计算这些局部应力并根据相关标准对它们进行应力分类和强度核核。本文采用在国际上应用极为广泛的商用有限元计算软件──ANSYS软件对500m3二氧化碳球罐在正常操作工况条件下的位移与应力进行分析计算,并按照ASME锅炉及压力容器规范第见卷第二册的规定进行强度校核。2有限元模型的建立2．1立体模型根据设计图纸可给出整体结…     

球罐支柱型式及其与球壳连接的结构

通过对10000m^3天然气和3200m^3液化石油气球罐不同支柱型式及其与球罐连接结构进行了研究，分别对操作工况和地震工况的应力进行了有限元分析，得出了一些结论，对合理选择球罐与支柱连接结构型式提出一些基本原则。     

大型裙座式支撑全足球瓣球罐应用技术

一般的大型球罐(容积大于等于1000 m3)通常都采用支柱支撑式,球壳板型式为橘瓣式或混合式,以混合式居多。以实际案例应用论述了大型裙座式支撑,球壳板为全足球瓣式球罐的制造安装技术,并就该技术推广应用的特点进行了对比论证,阐述了裙座式支撑全足球瓣式球罐在大型球罐上的应用前景。     

球形储罐的抗震性能分析研究

球形储罐是石油化工行业最常用的设备之一,其存储物质具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特性。地震荷载作用下球形容器（球罐）抗震安全保障问题已经成为特种设备抗震研究中重要的课题之一。基于ANSYS有限元软件,首先建立典型球罐力学模型,通过地震波激励下精确的时程反应分析,确定应力显著发生的位置;其次,分析球罐支撑结构设计参数（支柱数目、直径,拉杆直径等）对球罐抗震性能的影响;最后,选取几种典型的大、中、小型球罐,明确各类球罐的抗震性能。该研究为球罐抗震安全保障及设计提供合理依据。     

球罐接管结构有限元分析的ANSYS二次开发

运用Visual Basic的控件开发技术,通过修改ANSYS的启动文件,实现了Visual Basic 6.0和ANSYS的无缝连接。基于该技术,以ANSYS 8.1为开发平台,以Visual Basic 6.0和APDL语言为开发工具,开发了专用于球罐接管结构的有限元分析接口程序,旨在帮助用户快速地实现球罐接管结构的有限元应力分析,缩短球罐分析设计的周期。     

堆内构件上支承组件在事故工况下的应力计算

堆内构件上支承组件采用不同的建模方法,分别采用壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式、实体单元建模的模式,对堆内构件上支承组件进行了有限元应力计算,比较了不同建模模式下应力计算的各自特点,堆内构件上支承组件实体单元建模模式应力计算结果精确并能满足RCC-M规范应力评定要求,壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式应力计算结果保守且应力评定需等效处理其计算结果。堆内构件上支承组件采用整体实体单元全模型建模的计算方法,计算精确且应力评定简单直接,它可应用于其他工况和不同堆芯堆内构件应力计算及其应力评定。     

混合式球罐球壳几何尺寸的AutoCAD作图法

由于混合式球罐的结构化橘瓣式球罐更为复杂，因此其球壳板几何尺寸的计算难度较大。本文介绍了如何运用AutoCAD软件计算混合式球罐球壳板几何尺寸，新方法运用AutoCAD 2000软件制作出每一种规格球壳板的三维立体模型，然后再运用AutoCAD命令直接测量出壳板几何尺寸，此方法要比计算等方法效率更高。     

Support and Positioning Mechanism of a Detection Robot inside a Spherical Tank

Large pressure equipment needs to be tested regularly to ensure safe operation;wall-climbing robots can carry the necessary tools to inspect spherical tanks,such as cameras and non-destructive testing equipment.However,a wall-climbing robot inside a spherical tank cannot be accurately positioned owing to the particularity of the spheri-cal tank structure.This paper proposes a passive support and positioning mechanism fixed in a spherical tank to improve the adsorption capacity and positioning accuracy of the inspection robot.The main body of the mechanism was designed as a truss composed of carbon fiber telescopic rods and can work in spherical tanks with diameters of 4.6-15.7 m.The structural strength,stiffness,and stability of the mechanism are analyzed via force and deformation simulations.By constructing a mathematical model of the support and positioning mechanism,the influence of struc-tural deformation on the supporting capacity is analyzed and calculated.The robot positioning method based on the support and positioning mechanism can effectively locate the robot inside a spherical tank.Experiments verified the support performance and robot positioning accuracy of the mechanism.This research proposes an auxiliary support and positioning mechanism for a detection robot inside a spherical tank,which can effectively improve the position-ing accuracy of the robot and meet the robotic inspection requirements.     

大型非锚固原油储罐应力分析

为提高大型非锚固原油储罐应力计算的精度,比较现有理论分析和有限元数值计算解与实测数据的差异,提出一种基于长短组合圆柱壳理论的应力计算新方法以代替目前惯用的长圆柱壳理论分析方法。还提出将原油储罐地基沉降量作为有限元分析的边界条件,以改进目前通用的弹簧杆单元法。以一台150 000 m3的原油储罐为研究对象,开展充水试验期间的应力测试研究和地基沉降监测,并分析比较应力实测值与理论分析值、有限元计算值之间的误差,结果表明新方法的计算精度比原方法有较大程度的提高。     

板料颗粒介质软凹模成形颗粒运动规律研究

分析了板料颗粒或粉末介质软凹模成形工艺的特点。以宽板弯曲为例,在基本假设的基础上,建立板料颗粒介质软凹模成形过程中颗粒运动的有限元基本模型,对弯曲过程中颗粒的运动规律进行了有限元分析,并对筒形件颗粒软凹模拉深成形过程中颗粒的运动过程进行了物理模拟。在数值模拟与物理试验模拟研究的基础上,得到了颗粒介质软凹模成形过程中颗粒运动的基本规律,建立了板料颗粒介质软凹模成形颗粒运动的分区模型,为该工艺的实际应用提供了理论依据。