球罐有限元分析.docx

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附录4球罐整体有限元分析
几何模型
使用通用结构分析软件ANSYSWorkbenchEnvironment(AWE)
仿真软件，建立了有限元实体模型，
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附录4球罐整体有限元分析
几何模型
使用通用结构分析软件ANSYSWorkbenchEnvironment(AWE)
仿真软件，建立了有限元实体模型，根据液氨球罐对称性，可仅对结构的二分之一进行建模。如图1所示。
根据球罐的几何模型，建立了有限元模型。采用20节点的186单元对有限元实体模型并进行单元网格划分，并使用扫掠为主的网格划分方法，获得了六面体为主的较为理想的有限元网格。如图2所示。单元总数为138961个，节点总数为567202个。
(a)球罐整体的二分之一(b)壳体与支腿的连接局部
(c)壳体与支腿连接部位的截面(d)支腿与拉杆
图1球罐的几何模型

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(a)球罐整体二分之一网格(b)支腿与壳体连接网格
(c)支腿与壳体连接截面网格(d)支腿网格与拉杆
图2球罐的单元网格划分
材料参数
整体结构合金钢：主体材料的参数设置为，弹性模量E=2E5MPa,泊松比卩=,材料密度为p=-9t/mm3。
球罐中液氨的质量为****t,将此质量转化到球罐壳体上，则球罐壳体的密度为
p1=****E-9t/mm3。
考虑到腐蚀的影响，球罐壳体的壁厚取****mm,球罐的内径取*****mm。
载荷及约束
根据球罐结构的对称性,在结构的对称面上施加对称约束。球罐的内表面施加

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P0=**MPa的设计内压。支腿的底部施加全约束。
考虑重力的影响，在Y的负方向，。球罐的上半球面施加400Pa的雪压，右半球面施加600Pa的风压。
当地震发生时，有水平加速度，地震的水平加速度给球罐施加水平载荷，使设备产生很大的弯矩，地震载荷按照7级烈度施加，载荷与约束如图3所示。
图3载荷与约束示意图
有限元应力分析结果
球罐的整体应力(第三强度理论计算值)云图如图4(a)、4(b)所示。,出现在球罐壳体与支腿连接的壳体上，如图4(c)。
在地震、风压和雪压的共同作用下，。位于与支腿连接部位的球罐壳体上。如图4(d)所示。

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b)吸附器整体外壁的应力云图
a)吸附器整体内壁的应力云图
(c)支腿与壳体连接局部最大应力