基于ANSYS的筒體接管疲勞分析

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1、基于ANSYS的筒體接管疲勞分析FatigueanalysisforcylinderjointtubebasedonANSYS謝業(yè)東，農(nóng)琪XIEYe-dong,NONGQi（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧530001）摘要：應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行筒體接管的疲勞分析，闡述了分析的具體步驟，為工程中對筒體接管進(jìn)行疲勞分析提供一種可行的方法。關(guān)鍵詞：筒體；接管；有限元分析；疲勞分析中圖分類號：TH49　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1009-0134(2010)08-0120-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2010.08.390引言1.1接管筒體結(jié)構(gòu)及幾何尺寸疲勞破壞是指結(jié)構(gòu)

2、在低于靜態(tài)極限強(qiáng)度載荷接管采用平底直插連接，接管的內(nèi)表面根部的重復(fù)作用下出現(xiàn)斷裂破壞的現(xiàn)象，影響疲勞強(qiáng)和焊縫外側(cè)均采用圓角過渡，參數(shù)如表1所示。[1]度的主要因素有：1.2筒體材料及其參數(shù)1）載荷的循環(huán)次數(shù)；筒體和接管材料均為16MnR，彈性模量和泊2）每個(gè)循環(huán)的應(yīng)力幅值；松比均取E=2×105MPa，u=0.3。3）每個(gè)循環(huán)的平均應(yīng)力；1.3有限元分析模型4）存在局部應(yīng)力集中現(xiàn)象。根據(jù)筒體接管的結(jié)構(gòu)特性和承載特性，取1/4壓力容器在交變載荷作用下會發(fā)生疲勞破筒體接管構(gòu)建有限元分析模型如圖1所示。壞，而疲勞破壞又特別容易發(fā)生在塑性變形比較大的高應(yīng)變區(qū)，如筒體接管的根部，并且破壞的循環(huán)周次比較低

3、，因此壓力容器的疲勞破壞屬于低周疲勞破壞。本文利用ANSYS程序?qū)Φ湫蛪毫θ萜鹘Y(jié)構(gòu)的筒體接管結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析。1疲勞分析設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)溫度為常溫，內(nèi)壓波動0~2.5MPa，載荷每小時(shí)波動2次，年平均工作8000小時(shí)，設(shè)計(jì)服役10年，則設(shè)計(jì)循環(huán)次數(shù)為圖1有限元建模58000×2×10=1.6×10，水壓試驗(yàn)次數(shù)5次。表1設(shè)計(jì)參數(shù)表圖2網(wǎng)格劃分收稿日期：2010-04-21基金項(xiàng)目：2009年廣西教育廳科研項(xiàng)目（200911MS336）作者簡介：謝業(yè)東（1966-），男，廣西邕寧人，副教授，碩士，研究方向?yàn)閴毫θ萜髟O(shè)計(jì)與制造?！?20】第32卷第8期2010-81.4筒體接管的應(yīng)力強(qiáng)度分析在結(jié)

4、構(gòu)不連續(xù)區(qū)域（筒體接管根部的內(nèi)側(cè)圓1.4.1載荷、邊界條件及有限元應(yīng)力分析角過渡）定義路徑，選取最大應(yīng)力強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)和它1）有限單元選擇采用ANSYS軟件中的20結(jié)對應(yīng)的焊縫外表面節(jié)點(diǎn)定義路徑A_A，其應(yīng)力線點(diǎn)三維實(shí)體單元（Solid45）,劃分網(wǎng)格得有限元模性化結(jié)果如下：型如圖2所示。PRINTLINEARIZEDSTRESSTHROUGHA2）位移邊界條件在圖2所示坐標(biāo)系中，筒體SECTIONDEFINEDBYPATH=A_ADSYS=0接管處橫向?qū)ΨQ面各結(jié)點(diǎn)位移：δx=0。筒體接管處**POST1LINEARIZEDSTRESSLISTING**縱向?qū)ΨQ面各結(jié)點(diǎn)位移：δz=0。筒體接管處橫截

5、面INSIDENODE=3257OUTSIDENODE=1300各結(jié)點(diǎn)位移：δy=0。LOADSTEP1SUBSTEP=13）施加載荷最高工作壓力Pil=2.5MPa。接管TIME=1.0000LOADCASE=0上端面處軸向拉應(yīng)力，接管直徑比THEFOLLOWINGX,Y,ZSTRESSESAREINGLOBALCOORDINATES.k=dn0/dni。殼體左端面平衡面載荷，**MEMBRANE**殼體直徑比k=Dc0/Dci。4）有限元應(yīng)力分析結(jié)果接管筒體結(jié)構(gòu)在最高工作應(yīng)力下的應(yīng)力云圖**BENDING**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDE如圖3所示**MEMBRANEP

6、LUSBENDING**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDE圖3最高工作壓力下的應(yīng)力云圖由應(yīng)力云圖得知最大應(yīng)力強(qiáng)度發(fā)生在接管根部內(nèi)側(cè)的圓角過渡處，節(jié)點(diǎn)號為3257，節(jié)點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度分布如下：PRINTSNODALSOLUTIONPERNODE*****POST1NODALSTRESSLISTING*******PEAK**I=INSIDEC=CENTERO=OUTSIDEPowerGraphicsIsCurrentlyEnabledLOADSTEP=1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=0NODALRESULTSAREFORMATERIAL1NODES1S2S3

7、SINTSEQV3257243.22-0.32232E-02-2.7925246.01244.631.4.2應(yīng)力強(qiáng)度評定【下轉(zhuǎn)第171頁】第32卷第8期2010-8【121】的目的；各傳感器的信號也能通過PROFIBUS采集理的一體化，系統(tǒng)運(yùn)行正常,動畫效果良好，這對到監(jiān)控系統(tǒng)上來，并能反映實(shí)際狀態(tài)；制作的動于開發(fā)其它自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有借鑒意義。畫和工作流程基本一致，可以實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)的運(yùn)參考文獻(xiàn)：