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当代化工研究
Chenmical Intermediate
科研开发
储罐碟形封头应力有限元分析
O游正飞
（九江检安石化工程有限公司江西332004）
2016·04
摘要：储罐常指用于储存液体或气休的害封容器，在石油、化工、粮食、交通、国防等等方面都起看至关重要的作用。图此，储罐的合理设计显得尤为重要。储罐常承受内压，是属于压力客器的一种，其结构上的不连续区域在承受内压情况下往往是高应力区，在该区域的几何形状一般较为复杂，很难进行情确求解，因此采用有限元法进行计算最为恰当。针对轴对称压力客器在内压作用下的变形特点，本文通过对储罐及其媒形封头的有限元分析，将结构划分为八份完全相同的子结构，通过求解单个予结构的应力，得到了整个结构的应力、应变状态，进而对结构进行强度分析。从结果分析可知，碟形封头储堆在内部压力的作用下，应力最大佳出现在碟形封头固张过渡段处。封
头中心和篇体仅受拉应力的作用，对封头过渡段存在压应力。压应力的作用会使储罐容器产生失稳失效。关键调：储罐；碟形封头；有限元分析；应力分析；强度分新
中图分类号：T
文载标识码：A
Stress Finite Element Analysis of Storage Tank Dish-shaped End Socket
You Zhengfei
( Jiujiang Jian'an Petrochemical Engineering co., LTD,Jiangxi,332004 )
Abstract:Storage fank usually refers fo the airtight container used for the storage of liquid or gas, and it plays a crucial role in petroleum, chemical,food, transportation, national defense etc.Therefore, it is particularly important for the reasonable design of tank.Tank often bears internal pressure, and itr belongs to onekind of pressure vessels, besides,the discontinuous area ofits structure under internal pressure are ofien the high stress Qrea.The geometrical shape in this area is generally more complex, and dificult to ger the accurate result, so the most appropriate method to calculate is thefinite element method.Direcring at the characteristics of deformation of axisymmetric pressure vessel under the action of internal pressure, zhis article, through the finite element analysis of storage tank and dish-shaped end socke, divides the structure into eight totally same substructures, besides, by gering the stress of single substructure to get the stress and state of strain of the whole structure, and rhen take strength analysis ofthe structure.From the results analysis, we can know thar the maximum value of stress appears in the transition section of dish-shaped end socket under the action of internal pressure on dish-shaped end socket.The center of end socket and barrel body only be influenced by stress and there is compressive stress in the transition section of end socker. The finction of compressive stress will make the storage tank container lose stability and eficacy.
Key words: storage tank; dish-shaped end socket; finite elemenf analysis; stress analysis; intensity analysis
、储罐简介
钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施。近年来储罐发生事故较多，成为石油化工厂安全上较薄弱的区域之。因此分析了解钢制储罐在受力状态下的安全可靠性，对其进行应力分析、找出储罐的失效形式，以防止储罐容器失
效、确保其安全可靠至关重要。二、有限元法简介
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。有限元方法将函数定义在简单几何形状的单元域上，且不考虑整个定义域的复杂边界条件，它的近似性仅限于相对小的子域中。利用有限元法求解问题首先是建立有限元模型，完成单元网格划分：其次是模型数据处理；最后是采集处理分析结果，提取信息，了解计算结果。
三、研究方向
万方数据
压力容器的失效无论是爆炸还是泄露往往都会造成巨大的损失甚至人员伤亡，因而需对生产中广泛使用的典型压力容器进行应力分析。本文应用ANSYS软件，对压力容器中的筒体、碟形封头进行应力分析，从应力分布和应力大小上确定失效的模式及位置。
储罐模型建立四、
1.储罐模型
本文采用的储罐罐体Di=1600mm，L=7157mm，壁厚 6=12mm；碟形封头Ri=1600mm，r=240mm，壁厚 t1=12mm；最高操作压力：0.3Mpa。
2.问题解析
本文研究的储罐由圆筒体和碟形封头两部分组成。碟形封头是带折边的球面封头，由半径为Ri的球面体、半径为 r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成。碟形封头在几何尺寸上存在不连续曲面，在经线曲率半径突变的两个曲面连接处，存在较大的边缘弯曲应力，此处最易产生应力集中及变形破坏。本文主要讨论封头与筒体过渡区的应力状况，采用 Solid45，8节点矩形单元，建立有限分析力学模型。并设定轴对称选项，筒体下端各节点约束轴向位移，封头对称面上