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文档介绍:2006 年用户年会论文

ANSYS 程序在压力容器密封性能敏感性
分析中的应用
影响的因素,以及各因素对密封性能的影响程度及影响趋势,然后只需有针对性地改进对
密封性能影响显著的因素来提高结构的密封性能,以达到事半功倍的效果,这就需要对密
封结构的密封性能对各因素的敏感性进行分析。

2 敏感性分析方法

首先介绍敏感性分析所需的设计参数,包括随机输入参数和随机输出参数[1]。其中,
随机输入参数指影响分析结果的结构与载荷数据,如弹性模量、载荷、结构形式或尺寸等;
随机输出参数指有限元分析的结果,通常是随机输入参数的函数,如应力、应变等。
分析中主要采用以下两种计算方法:
(1) 蒙特卡罗法,包括拉丁方抽样方法和直接蒙特卡罗抽样方法,其特点是适用范
围广,且非常适合于做并行处理。
(2) 响应表面法,包括中心指数设计法和 BoX-Behnken 矩阵法。相对于蒙特卡罗法,
响应表面法所需的循环次数少,效率高,但不适合于随机输出参数与随机输入参数的函数
不平滑的情况。
敏感性分析结果把随机输入参数分为两组,即按各输入参数对计算结果的贡献大小,
分为对随机输出变量有显著影响的和相对影响不大的。这样将有利于设计者得到更可靠的
优质产品,或在保证质量和可靠性的同时来降低成本、提高工作效率。下面所举实例便是
密封结构的密封性能对结构与载荷输入参数的敏感性分析的问题,计算是应用大型有限元
软件 ANSYS 来完成的。

3 压力容器的密封性能敏感性分析

所分析的压力容器密封结构包括带有平台的半球形顶盖、圆柱形壳体、平底封头和座
圈组成,通过主螺栓把顶盖与筒体法兰紧固在一起,在法兰密封面处设有两道方形槽用于
放置金属 O 形密封环。
由于结构具有对称性,故在不影响计算结果准确性的前提下,为了提高计算效率,取
含半根螺栓压力容器结构建立计算模型进行分析,计算模型如图 1 所示,模型采用 20 节点
三维实体单元进行离散,网格如图 2 所示。2006 年用户年会论文



图1 计算模型图



图 2 有限元网格划分图2006 年用户年会论文
在冷态工况下,该压力容器密封组件主要载荷有内压载荷、螺栓预紧力,在这些载荷
的作用下,压力容器密封结构将产生变形,如变形到一定程度时,就有可能发生泄漏。除
了载荷及密封环本身性质的原

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上传人:iris028 2022/6/22 文件大小:169 KB

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