文档介绍：五环科技
股份有限公司
呼伦贝尔金新化工有限公司
呼伦贝尔金新化工5080工程
详细工程设计
2版
05035-R04501-RR
氨合成塔外壳
第
1
页
共
27
页
设备专业
计算书
计算题目:压力容器机械强度计算和应力分析
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日期
Q/CWCEC 05-A20-01附录C
目录
1 设计主要数据表 3
2 工具和技术 3
3 筒体端部应力分析 4
几何模型 4
图1. 几何模型 4
图2. 有限元模型 5
图3. 有限元模型(A-A剖面/局部) 6
力学模型 6
图4. 载荷与约束图 7
计算结果和评定 8
图5. 应力评定截面(路径)位置图 8
数值结果 10
4 支座应力分析 13
几何模型 13
图6. 几何模型 13
图7. 有限元模型 14
力学模型 15
图8. 支座结构载荷与约束图 15
计算结果和评定 16
图9. 应力评定截面(路径)位置图 16
图10. 应力强度分布图 17
数值结果 19
5 管口B作为吊耳计算 26
设计主要数据表
数据类别
数据名称
数值
备注
基本数据
容器类别
第三类
物料名称
合成气
腐蚀裕量 mm
焊接接头系数
设计载荷
设计压力 MPaG
设计温度℃
筒体端部300
底封头和支座300
底部锻件460
工具和技术
JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》(使用其应力分析准则)
GB150-1998《钢制压力容器》(用以确定材料的许用应力强度)
ANSYS有限元分析软件
SW6-1998(B口兼作吊耳计算)
筒体端部应力分析
几何模型
结构由筒体端部、筒体、接管D组成。分析重点是接管D在筒体端部内壁沉孔较深需要的补强。几何模型见下图。
几何模型
上图中具体尺寸如下:
C= !厚度附加量
RO=3000/2
RB=2770/2
R=2500/2+C
RS=R+5
TS=-C !
H1=640
H3=50
H2=1580-H1-H3
H4=1110
H=1200
RF=160
L=1340
A=300
RL=560/2+C
RN=302/2+C
TN=149-C
RW=50
GB1=25-C
GH1=GB1/TAN(30)
GH2=12
GB2=GH2*TAN(30)
GB=-GB2
NB=36 !螺柱孔总数
BR=(125-3+)/2
BH1=195
BH2=20
SIGMAB=257 !40CrNiMoA许用应力(见力学模型)
有限元模型见下图,其中圆周向截取2个螺柱孔。有限元模型中使用三维结构单元SOLID95。
有限元模型
为了得到靠近螺柱孔的接管截面上的应力,建立有限元模型时,沿螺柱孔中心人为剖分(纵切面),见下图。
有限元模型(A-A剖面/局部)
力学模型
结构给定以下约束:
筒体下端的轴向位移为0
接管中心截面给定对称约束,与此截面相对的另一纵切面限制垂直于该面的位移。
结构给定以下载荷:
作用于螺柱孔表面的螺栓力(垂直向上),保守地取螺柱力达到许用应力时的总力
作用于双锥垫片表面的压紧力,其总值的轴向分量等于压力总值与螺栓力的差
D口锻件端面的平衡内压的拉应力
约束和载荷见下图。
载荷与约束图
计算结果和评定
应力校核截面。根据本结构应力分布情况,取3个截面(PATH1—PATH3)进行应力评定。
应力评定截面(路径)位置图
(1) 路径PATH1上的局部薄膜应力强度评定:
材料温度 Sm 结论
SA- 300 合格
(2) 路径PATH2上的局部薄膜应力强度评定:
材料温度 Sm 结论
SA- 300 合格
(3) 路径PATH3上的局部薄膜应力强度评定:
材料温度 Sm 结论
SA- 300 合格
(4) 路径PATH1上的局部薄膜加弯曲应力强度评定:
材料温度 Sm 结论
SA- 300 148