基于ANSYS的压力容器开孔接管区的应力分析开题报告

全文总字数：3004字

1. 研究目的与意义

压力容器是核工业、石油化工、轻工、电厂、化学化工、制药等工业生产中广泛使用的设备。在日常生产中，为了完成特定工艺过程和结构，压力容器常常需要设置压力表、液位表、安全阀、人孔和手孔等，这使得在压力容器上需开孔并安装接管。

压力容器开孔接管处的应力情况非常复杂，一方面由于开孔破坏了了压力容器材料的连续性，减少了承载面积，削弱了压力容器的强度；另一方面，由于开孔导致界面突变，必然会产生较大的应力集中；此外由于接管与压力容器连接时需要用到焊接，也会产生不连续应力。因此对开孔接管处进行详细的应力分析是保证压力容器安全运行的必要条件。这里采用ANAYS对压力容器开孔接管区进行应力分析。

2. 国内外研究现状分析

关于压力容器开孔接管处的应力分析国内外也有众多学者专家在研究，研究方法与成果也不同：

太原科技大学的罗彩霞和中北大学的梅瑛利用ansys软件，通过获取应力分布云图及线性化处理提取各类应力，探讨了过渡圆角半径大小对球壳开孔接管区应力的影响。在探讨后得出结论：球壳与开孔接管区存在明显的应力集中，对容器强度削弱大。球壳接管区采用圆角过渡能有效减少应力集中，当圆角半径较小时，应力集中系数没有大幅下降，只有圆角半径较大时才会显著降低应力集中系数。当圆角半径达到一定值时，应力集中系数降低极其缓慢。

中国核电工程有限公司郑州分公司的杜四宏和周帅彪使用ansys建立了了几何模型，对压力容器开孔接管区进行了有限单元分析并对其进行了强度测定，揭示了受内压作用圆柱壳容器开孔接管区的受力特性和应力分布规律。得出结论表明，圆柱壳与接管连接区是高应力区，也是容器最容易出现破坏的地方。几何形状和尺寸突变也会加大应力集中，因此在连接时应尽量采用圆弧过渡。

3. 研究的基本内容与计划

利用有限元分析软件对某压力容器开孔接管区域进行有限元分析，得到仿真的应力和应变分布云图。在此基础上，对开孔接管进行应力分析设计，评定其强度。研究接管直径、厚度、內伸长度、过渡圆角半径、焊缝尺寸对应力分布的影响。

1~2周(1.1~1.13)：调研、查阅文献资料；完成开题报告、英文翻译；

3~4周(2.20~3.3)：学习掌握有限元分析软件；复习并进一步研究开孔接管区域的受力及应力情况；

4. 研究创新点

在化工生产中，为了便于物料的流入、流出以及维修检查的方便，在压力容器中常常会需要接管。接管处的应力分布情况非常复杂，同时也会削弱压力容器的强度，因此对压力容器接管区进行应力分析是必不可少的，这里主要采用ANSYS软件进行有限元分析。