压力容器专题：反应器裙座支撑区域分析

案例来源：

余伟炜和高炳军老师的著作《ANSYS在机械与化工装备中的应用》是ANSYS经典界面在压力容器行业应用的经典教材。近些年，Workbench界面已经成为主流，ANSYS经典界面式微，可以说已经过时。但该书的行业知识并不过时，因此采用Workbench界面复现书中的案例，颇具价值！

问题描述

某加氢精制反应器，设计压力P=8.8MPa．设计温度T=347℃。

材料为：2 Cr-1Mo，弹性模量E=2.0x105MPa，泊松比µ=0.3。

设计温度下材料设计应力强度：裙座锻造结构Sm=115.5MPa，筒体及封头主体（板材）Sm1=153.7MPa。

设备总重mg=270000kg。

h型锻件尺寸为：筒体内半径R1=1406.5mm，璧厚t1=87mm：球封头内半径R2=1416.5mm，壁厚t2=52mm；裙座壁厚t3=22mm；过渡圆角半径r=20mm；锻造高度H=568mm。试分析该加氢反应器裙座支撑区的机械应力。

1、几何模型

几何模型如下图所示，轴对称模型：

2、材料参数

材料参数如下图所示，线弹性分析：

3、网格模型

网格模型如下图所示，网格均匀整齐，符合压力容器行业的网格习惯：

4、边界条件

边界条件如下图所示，包含内压，平衡载荷，位移约束等：

5、分析结果

应力强度如下图所示：

线性化应力如下图所示：

6、思考与展望

• 轴对称模型中的不连续一般都为整体不连续。

• 整体不连续区域的薄膜应力一般为局部薄膜应力。

• 整体不连续区域的薄膜应力+弯曲应力一般包含二次应力。

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