ANSYS在压力容器行业的应用

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1. 概述
压力容器在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易燃易爆，危险性极高，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。压力容器的类型和功能也随应用场合的不同而随之变化，其整个设计，制造和使用过程涉及冶金、结构设计、机加工、焊接、热处理、无损检测，自动化等专业技术门类。因此，压力容器的技术发展建立在各专业技术综合发展的基础之上。
压力容器作为常用的生产生活及工业中的重要设备，其安全设计至关重要。在设计研发过程中涉及到强度、稳定性、疲劳寿命、地震，热结构耦合，屈曲分析，结构优化，流场和流动特性等多方面的工程问题。在产品试验过程中，根据GB及ASME规范的相关要求，也需要考虑结构的设计能够满足试验的各种极限工况。当产品使用过程中出现失效，泄漏等安全事故时，需要考虑对结构设计进行事故诊断分析并且对故障进行修复。

随着现代CAE仿真技术的日趋成熟，完全可以将先进的研发手段与试验和经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。
2. 压力容器行业仿真应用
2.1 压力容器强度及安全性分析
压力容器产品在结构设计中需要考虑不同工作状态下的应力和变形。ANSYS软件可以帮助解决在不同的工况条件下，结构零部件的强度、刚度及稳定性校核问题。
a) 整体强度、变形分析
b) 封头、开孔及补强零部件校核
c) 热应力分析
d) 法兰连接的螺栓强度分析
e) 整体及局部稳定性分析

2.2 压力容器动力学性能分析
ANSYS软件可以分析压力容器在诸如地震载荷下的瞬态动力学响应分析，通过输出零部件的位移随时间变化的曲线，分析压力容器的最大动应力。
a) 压力容器的模态分析
b) 压力容器的瞬态动力学分析
c) 压力容器的随机振动分析
d) 压力容器的谱分析

2.3 压力容器疲劳分析
产品的抗疲劳性能和可靠性会直接影响其在市场竞争中的成败。ANSYS高级疲劳分析和设计软件可以分析压力容器在交变载荷等的疲劳分析。
a) 压力容器的焊接接头的疲劳分析
b) 热应力的疲劳分析
c) 振动疲劳分析

2.4 压力容器结构优化设计与分析
对压力容器以及阀门等零部件三维有限元强度分析与结构形状优化设计，以达到重量最轻、或应力最小、或寿命最长、或温度分布最均匀等目标。
a) 阀门、封头等零部件的优化设计
b) 压力容器的整体质量优化