0 引言
目前我国众多的石油化工行业通常采用压力容器作为主要的存储、反应设备, 该种设备主要是由著名研究学者Zikc提出的, 现已经广泛的应用于石油化工行业中, 通过大量的应用实践反应该种压力容器具备了较为便捷的操作性。但是随着我国经济的发展以及石油化工行业的进步, 压力容器也需要随着时代发展不断更新结构, 现今在压力容器的鞍座截面上实际设置相应的开孔成为了众多研究学者又一项新的分析和研究方向。
1 初探有限元模拟
1.1 几何模型建立
对于压力容器在其鞍座支撑结构的截面区域设置相应的开孔, 需要首先针对压力容器建立几何模型, 因为直接通过鞍座支撑结构分析怎样设置开孔缺乏科学的理论指导以及准确性和便利性, 而通过计算机模拟鞍座支撑结构的实际几何模型, 则能够全方位立体化的观察研究开孔实际设置位置以及开孔大小等等。基于现今压力容器所使用的鞍座支撑结构, 其封头多为椭圆形设计, 内部零件和外部零件都是按照Zikc原本设计而构成, 如果实际在该种设备鞍座支撑结构的截面区域设计开孔, 就需要将鞍座支撑结构承载的载荷以及温度等考虑在内。在通过有限元模拟分析鞍座支撑结构的实际几何模型过程中需要注意, 几何模型应该和模型载荷具有一定的对称性。也就是说如果是仅仅建立四分之一的鞍座几何模型, 那么其载荷数据就应该按照原本鞍座支撑结构的四分之一载荷来添加[1]。
1.2 分析过程
在对鞍座支撑结构通过数值模拟构建了相应的几何模型基础上, 利用ANSYS软件在其截面区域增加四处开孔, 然后对各个开孔区域的应力效果给与研究分析。具体如下:首先需要对卧式容器的整体受力状况给与严格的分析, 然后对卧式容器筒体区域实际受力状况进行分析研究, 对比筒体受力与整体受力。在此基础上计算出卧式容器实际筒体受力情况, 分析局部峰值应力。然后在几何模型上利用ANSYS软件设置的四处开孔区域, 分别命名为A孔、B孔以及C孔和D孔。依据压力容器的设计标准, 将四孔应力强度调节到最大值, 观察A孔、B孔以及C孔和D孔的实际表现状况, 主要是对其中每个孔的薄膜压力以及弯曲应力给与研究分析。最后确定鞍座支撑结构中A孔、B孔以及C孔和D孔的实际应力强度。
1.3 实际应力强度比较
在确定鞍座支撑结构中A孔、B孔以及C孔和D孔的实际应力强度之后, 就需要对比四个孔应力强度大小, 或是A孔应力强度大于B孔, 又或者是C孔应力强度大于D孔。无论是怎样的排序, 呈现出怎样的对比结果, 都需要实际根据开孔最大应力标准来决定。一般情况下开孔最大应力标准为不大于需用应力, 也就是说必须要在这个范围内才能实际设置相应开孔[2]。
2 探析鞍座截面实际设置开孔的接管应力
无论是在卧式容器的鞍座支撑结构上设置怎样的开孔, 除了要符合开孔最大应力标准之外, 还需要参考一些其他因素。主要是体现在以下三方面:其一是卧式容器各个开孔区域和实际内压容器在连接位置处的壁厚以及接管大小。其二是卧式容器各个开孔区域和卧式容器筒体之间的实际轴向弯矩。其三是卧式容器各个开孔区域实际扁塌效应。可以说上述三种因素和最大应力标准构成了压力容器双鞍座支撑结构截面开孔的可行性分析参考标准。对于第一条因素, 能够影响开孔的实际设置的主要原因是, 现今虽然各个卧式容器依然按照Zikc原本设计而构成, 但是各个石油石化企业会依据实际生产运行情况, 将实际容器的壁厚等级以及接管大小进行相应调整, 这种不同的壁厚和不同接管大小就造成了在开孔可行性研究中需要重新考虑其造成的影响。此外以往Zikc设计并没有对鞍座支撑结构进行开孔设计分析, 因而现今考虑其影响将是一项新的分析方向, 就需要将可能存在的各种影响因素都考虑在内[3]。针对第二条因素和第三条因素, 之所以能够影响开孔的实际设置, 则主要是因为容器开孔之后其实际轴向弯矩会发生变化, 因而也就需要将这些因素考虑在内。
3 结语
综上分析, 可知对于石油化工行业应用卧式容器能够良好的提高生产效率, 对于企业持续发展具有一定的影响作用, 而随着时代的进步, 利用有限元分析方法对卧式容器在鞍座支撑结构上增设开孔分析也必将会成为趋势和现实。
摘要：卧式容器属于压力容器种类之一, 主要应用于石油化工行业。作为一种具备存储性质的设备而言, 其重要支撑结构主要为双鞍座支撑。基于此, 本文利用ANSYS软件来建立有限元分析模型对鞍座截面设置开孔的情况进行可行性分析。然后在此基础上探析鞍座截面实际设置开孔的接管应力, 以期为后续关于卧式容器方面的研究提供相关理论上的参考依据。
关键词：卧式容器,ANSYS,鞍座截面,开孔
参考文献
[1] 郝建树.不同鞍式支座包角和宽度下卧式容器筒体应力分布[J].石油化工设备, 2014, (S1) :8-11.
[2] 李双喜.浅议大型卧式容器支座数量选择方法的研究[J].石油和化工设备, 2015, (07) :24-28+38.
[3] 蔡永成.基于ANSYS的三通下方设置支架的一种分析方法研究[J].化学工程与装备, 2013, (08) :217-220.