1、北京翔升科創(chuàng)科技有限公司,壓力容器分析設(shè)計(jì)軟件介紹,公司簡(jiǎn)介,北京翔升科創(chuàng)科技有限公司是一家專業(yè)從事有限元計(jì)算及參數(shù)化出圖軟件研發(fā)、銷售、服務(wù)的高科技企業(yè)，創(chuàng)立于2007年6月 。公司骨干力量均畢業(yè)于知名學(xué)府，并在中科院數(shù)學(xué)所所轄單位從事過多年的壓力容器設(shè)備有限元程序開發(fā)與分析計(jì)算工作，其中公司90%以上的員工均具有IT行業(yè)的專業(yè)背景，80%以上的技術(shù)人員擁有碩士或博士學(xué)位 。 公司目前軟件產(chǎn)品主要覆蓋了石油、化工領(lǐng)域，項(xiàng)目分析服務(wù)則包括了石油、化工、巖土、交通等領(lǐng)域，可進(jìn)行固體、滲流、熱、簡(jiǎn)單流體單項(xiàng)或耦合計(jì)算分析，并可根據(jù)用戶需求定制專用分析工具包。,產(chǎn)品簡(jiǎn)介,壓力容器分析設(shè)計(jì)軟件是由北京

2、翔升科創(chuàng)科技有限公司依據(jù)鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JB473295)研制開發(fā)，用于壓力容器分析設(shè)計(jì)的專用軟件。 開發(fā)工作基于中科院數(shù)學(xué)所梁國平研究員的有限元程序開發(fā)平臺(tái)，此平臺(tái)曾獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。自1998年開始至今，持續(xù)不斷的開發(fā)工作已進(jìn)行了十余載，開發(fā)出了壓力容器分析系統(tǒng)VAS軟件包等多款軟件。,產(chǎn)品簡(jiǎn)介,分析軟件包主要用于對(duì)壓力容器的局部開孔及存在接管載荷結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、疲勞、失穩(wěn)等工況的分析計(jì)算與評(píng)定，并可根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)強(qiáng)度評(píng)定與生成分析報(bào)告。在壓力容器分析設(shè)計(jì)領(lǐng)域，與國外通用有限元軟件相比，本軟件的主要優(yōu)勢(shì)有： 輸入簡(jiǎn)單，模型及載荷工況的輸入采取參數(shù)化輸入方式，用戶只需輸入模型

3、的基本幾何參數(shù)，載荷加載方式，即可自動(dòng)生成有限元計(jì)算模型； 計(jì)算簡(jiǎn)便，生成的模型可使用自有計(jì)算模塊計(jì)算，也可以導(dǎo)入ansys中進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)入方便，只需在ansys中輸入生成的命令流，即可在ansys中得到計(jì)算模型，并直接計(jì)算，無需重新建模； 界面友好，易學(xué)易用，可自動(dòng)進(jìn)行應(yīng)力分類并自動(dòng)生成word計(jì)算分析報(bào)告并依據(jù)JB4732進(jìn)行評(píng)定。,分析設(shè)計(jì)軟件主要包括以下幾部分模塊： 部件庫 參數(shù)化建模 有限元分析與接口 后處理應(yīng)力分析與計(jì)算報(bào)告生成,部件庫,目前典型部件包括： 橢圓封頭任意接管 柱殼單異側(cè)任意接管 正錐任意接管 偏錐任意接管 三通、四通 等十五個(gè)部件，其中各開孔接管均可設(shè)定任意角度與方

4、向并可施加任意接管載荷，開孔比率最大可達(dá)到99%，并可做到完全切向開孔。過渡區(qū)均為圓弧過渡。,參數(shù)化建模,工程化的參數(shù)輸入 只需輸入必要的幾何尺寸、各類載荷大小,和網(wǎng)格密度控制參數(shù)，便可自動(dòng)生成計(jì)算模型，并自動(dòng)施加邊界條件與載荷。,參數(shù)化建模,內(nèi)外壓及端部載荷施加,參數(shù)化建模,材料庫,計(jì)算功能,計(jì)算類型 線彈性靜力計(jì)算 溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力 疲勞計(jì)算 應(yīng)力分類 JB4732理論壁厚 部分模型負(fù)壓穩(wěn)定性計(jì)算 極限載荷計(jì)算,自動(dòng)化后處理與報(bào)告生成,用戶只需填寫參數(shù)，點(diǎn)擊計(jì)算，得到符合要求的計(jì)算結(jié)果后即可自動(dòng)生成強(qiáng)度分析報(bào)告書,ANSYS接口,目前所有模型均可導(dǎo)入ansys中進(jìn)行計(jì)算，用戶只需選擇計(jì)算模式

5、，點(diǎn)擊導(dǎo)出，即可生成相應(yīng)計(jì)算的ansys計(jì)算文件，在ansys中運(yùn)行即可直接計(jì)算。無需在ansys中建立模型施加邊界條件等。 對(duì)于擁有ansys軟件的客戶尤為方便實(shí)用。,升級(jí)開發(fā)潛力大,目前軟件架構(gòu)已經(jīng)搭建完成，后期擴(kuò)容只需增加部件結(jié)構(gòu)，插入軟件即可進(jìn)行計(jì)算；所有部件模型的開發(fā)均為我公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)源代碼，具有二次開發(fā)快速、方便、易于實(shí)現(xiàn)軟件插入的特點(diǎn)；同時(shí)，計(jì)算程序部分也為我公司自主開發(fā)代碼，可方便的實(shí)現(xiàn)用戶定制計(jì)算功能與輸出功能的要求。,有限元應(yīng)力分析一般步驟,簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 有限元模型的建立（前處理） 求解 后處理,1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立,根據(jù)分析目的與要求不同確定進(jìn)行局部分析還是進(jìn)

6、行整體分析； 根據(jù)結(jié)構(gòu)及載荷構(gòu)特點(diǎn)充分利用其對(duì)稱性，盡量減小計(jì)算規(guī)模。,1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立,1.1 根據(jù)分析目的與要求不同確定進(jìn)行局部分析還是進(jìn)行整體分析；,分析目的高應(yīng)力區(qū)分析,載荷邊界條件必須由整體模型確定時(shí)，需建整體模型，如球罐支柱連接區(qū)。,載荷邊界可通過截面法確定，建局部模型，如球罐開孔接管區(qū)，塔設(shè)備裙座支撐區(qū),塔設(shè)備裙座支撐區(qū)力學(xué)模型,A：底部1/2模型 利用截面法求得上截面內(nèi)力即剪力與彎矩，由于剪力引起的剪應(yīng)力很小，通常可以忽略。彎矩可以等效面載荷的形式施加在上端面上。（為安全起見，端面上可施加欲考察截面上的彎矩）,等效面載荷,B：軸對(duì)稱模型 利用軸對(duì)稱模型首先求得內(nèi)壓作用下結(jié)

7、構(gòu)的各向應(yīng)力，計(jì)算出彎矩作用下某截面上的彎曲正應(yīng)力并與內(nèi)壓作用下的應(yīng)力疊加，再計(jì)算主應(yīng)力及應(yīng)力強(qiáng)度。,1.2 根據(jù)結(jié)構(gòu)及載荷特點(diǎn)充分利用其對(duì)稱性,內(nèi)壓接管軸向載荷,內(nèi)壓某方向的接管力或彎矩,2 有限元模型的建立,單元選擇 單元材料屬性 網(wǎng)格剖分 載荷與邊界條件的施加,2 有限元模型的建立,單元選擇 單元材料屬性 彈性應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)計(jì)算：彈性模量E(MPa)、泊松比m； 需考慮重力、慣性力時(shí)，材料密度、加速度 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算：熱傳導(dǎo)系數(shù)K; 熱應(yīng)力計(jì)算：線膨脹系數(shù)a,2 有限元模型的建立,網(wǎng)格剖分 調(diào)整網(wǎng)格剖分密度與單元形狀（保證計(jì)算精度）：需要重點(diǎn)考察的區(qū)域網(wǎng)格要密，其他區(qū)域可以疏；盡量避免畸形單

8、元（邊長(zhǎng)比、相鄰邊的夾角）,2 有限元模型的建立,載荷與邊界條件的施加 位移邊界條件,2 有限元模型的建立,載荷與邊界條件的施加 載荷邊界條件,3 求解,選擇求解器 非線性計(jì)算時(shí)設(shè)定必要的選項(xiàng) 線性代數(shù)方程組的幾種常用的解法：高斯消去法；三角分解法；追趕法；分塊解法；波前法；雅可比迭代法和高斯賽得爾迭代法；超松弛迭代法。,4 后處理,位移、應(yīng)變、應(yīng)力、主應(yīng)力、相當(dāng)應(yīng)力的等值線或云圖 路徑線性化處理 報(bào)告生成系統(tǒng),強(qiáng)度計(jì)算流程,1、選擇計(jì)算模型 目前計(jì)算模型包括柱殼接管，封頭接管，柱殼開方孔等15個(gè)計(jì)算模型 2、選擇計(jì)算類型 強(qiáng)度計(jì)算 疲勞計(jì)算 穩(wěn)定性計(jì)算* 極限載荷計(jì)算* 3、選擇接管個(gè)數(shù) 接

9、管個(gè)數(shù)依各模型不同，可從0到10任選,強(qiáng)度計(jì)算流程,強(qiáng)度計(jì)算流程,4、填寫模型幾何參數(shù)與網(wǎng)格剖分參數(shù) 幾何參數(shù)為去掉腐蝕余量后的實(shí)際計(jì)算參數(shù) 網(wǎng)格平均尺寸指剖分網(wǎng)格時(shí)網(wǎng)格厚度方向以外兩個(gè)方向上剖分所采用的平均尺寸，程序會(huì)自動(dòng)根據(jù)模型的實(shí)際，調(diào)整焊縫與筒體不同位置的實(shí)際剖分網(wǎng)格大小。使用具體剖分參數(shù)時(shí)，此數(shù)為0，不起作用。,5、施加載荷 腐蝕余量只用于出報(bào)告，并不參與計(jì)算。 接管端部可施加三個(gè)方向的力與三個(gè)方向的彎矩。,6、選擇材料 注意填寫最大厚度參數(shù)。,7、開始計(jì)算,注意計(jì)算信息輸出。 顯示命令執(zhí)行完畢表示計(jì)算結(jié)束。,8、查看后處理結(jié)果 變形是否合理 對(duì)稱載荷與模型云圖是否對(duì)稱 如合理可進(jìn)入下一步生成計(jì)算報(bào)告，否則返回檢查數(shù)據(jù)輸入是否有誤。,9、生成計(jì)算報(bào)告,注意，在報(bào)告生成過程中不能切換屏幕或者在桌面操作其它程序，否則將影響報(bào)告圖片生成。,導(dǎo)入ANSYS,運(yùn)行“a