基于规范的压力容器ANSYS WB分析设计方法与工程应用（上）(下）

模块

主要内容

一、压力容器设计基础

1、概述

2、压力容器的分类

3、压力容器的失效模式

4、压力容器设计准则

5、压力容器设计方法

6、压力容器设计规范

7、设计方法的选择

8、设计基本要素

9、压力试验

10、强度理论

二、有限单元法基本原理与 Ansys workbench基础操作详解

1、有限元简介

2、结构有限元的基本原理

3、ANSYS功能介绍

4、ANSYS WB 建模

5、ANSYS WB 材料参数的定义模块

6、ANSYS WB 网格划分技术

7、ANSYS WB 载荷与约束

8、ANSYS WB 后处理技术

9、计算结果误差估计

10、网格无关性的评价标准

11、自适应求解技术

工程范例 -1：平面建模实例

工程范例 -2：实体建模实例

工程范例 -3：印记面的创建

工程范例 -4：压力容器开孔接管区精细化网格的生成实例

工程实例 -5：基于自适应网格技术的高压容器筒体与封头连接区应力分析

三、压力容器材料模型的 ANSYS workbench创建方法

1、材料本构理论

2、线弹性材料模型

3、弹塑性材料模型

4、橡胶材料模型

5、垫片材料模型

6、蠕变材料模型

7、棘轮材料模型

8、疲劳材料模型

9、断裂材料模型

工程范例 -1：材料模型参数的定义与修改实例

工程范例 -2：材料库中材料模型的调用实例

工程范例 -3：新材料模型的创建实例

四、压力容器常用单元与单元增强技术

1、概述

2、线单元（杆单元和梁单元）

3、平面单元

4、壳单元

5、实体单元

6、计算精度与单元类型的关系    

7、计算精度的判定

8、压力容器计算单元类型的选择原则

9、单元锁定与单元增强技术

10、单元剪切锁定及其消除方法  

11、单元体积锁定及其消除方法

12、应力奇异及其消除方法

工程范例 -1：压力容器开孔接管区应力计算

五、压力容器分析的非线性有限元技术

1、结构非线性概述

2、材料非线性

3、几何非线性

4、非线性控制方程求解的基本原理

5、载荷步/子步/平衡迭代步

6、收敛准则

7、ANSYS workbench非线性计算设置技巧

工程范例 -1：压力容器筒体与接管连接区的极限分析

工程范例 -2：压力容器筒体与接管连接区的弹塑性分析

六、压力容器弹性

应力分析方法

1、防塑性坍塌设计方法概述

2、基本术语

3、压力容器中的应力分类

4、基于ASME规范的应力分析方法

5、基于JB4732标准的应力分析方法

6、应力线性化路径的选取方法

7、应力分类结果的线性化方法-应力积分法

8、应力分类结果的线性化方法-以节点力为基础的结构应力法

9、应力分类结果的线性化方法-基于应力积分的结构应力法

10、ANSYS WB应力线性化方法

11、ASME/JB4732压力容器防塑性垮塌设计与评定

12、ASME/JB4732压力容器防局部失效设计与评定

工程实例（平面单元） -1：高压容器筒体与封头连接区应力分类分析与总体垮塌评定

工程实例（实体单元） -2：压力容器开孔接管区局部应力分类分析及总体垮塌评定

工程实例（实体单元） -3：压力容器开孔接管区局部应力分类分析及局部失效评定

工程实例（壳、实体单元对比） -4：内压作用下高压容器管口的应力分类分析与总体垮塌评定

工程实例 -5：压力容器快开盲板在高压作用下的结构应力分析与强度评定

七、压力容器极限

载荷分析法

1、极限载荷法概述

2、极限载荷分析的材料本构模型

3、极限载荷法和弹塑性应力分析法的区别

4、ASME/JB4732用于极限载荷分析的载荷情况与载荷系数

5、ASME/JB4732极限载荷分析方法

6、ASME/JB4732极限载荷的确定准则

7、ASME/JB4732压力容器塑性垮塌的评定准则

8、ASME关于极限载荷分析的条文

9、JB4732关于极限载荷分析的条文

10、ASME极限载荷分析法的ANSYS实现

11、JB4732极限载荷分析法的ANSYS实现

工程实例 -1：基于实体单元的压力容器筒体与接管连接区极限载荷分析与总体垮塌评定

工程实例 -2：基于壳单元的立式压力容器的极限载荷分析与总体垮塌评定

八、压力容器弹塑性应力分析法

1、概述

2、弹塑性分析的材料本构模型

3、材料本构模型的ASME计算法

4、ASME/JB4732用于弹塑性分析的载荷情况与载荷系数

5、ASME/JB4732压力容器弹塑性应力分析方法

6、ASME/JB4732弹塑性应力分析法中设计载荷的确定准则

7、ASME/JB4732压力容器塑性垮塌评定的弹塑性方法

8、ASME/JB4732压力容器局部失效评定的弹塑性方法

9、ASME弹塑性应力分析法的ANSYS实现

10、JB4732弹塑性应力分析法的ANSYS实现

工程实例 -1：压力容器筒体与接管连接区弹塑性分析与总体垮塌评定

工程实例 -2：压力容器筒体与接管连接区弹塑性分析与局部失效评定

九、压力容器线性与非线性屈曲分析

1、压力容器屈曲分析简介

2、分支点和极值点稳定

3、分支点和极值点稳定问题的WB计算模块

4、分支点稳定（特征值屈曲）计算理论

5、分支点稳定（特征值屈曲）计算的WB设置技巧

6、极值点稳定（非线性屈曲）计算原理

7、极值点稳定（非线性屈曲）的WB计算设置与操作技巧

7.1载荷加载法

7.2位移加载法

7.3弧长法

7.4算法稳定性的增强技术

7.5载荷-位移曲线的提取与计算结果的正确性评价

7.6非线性屈曲技术的总结

8、压力容器整体失稳与局部失稳的判定方法

9、初始缺陷的施加方法

10、ASME防屈曲垮塌分析方法

11、基于ASME规范/JB4732标准的压力容器屈曲评定方法

工程实例 -1：外压柱式压力容器壳体线性/非线性屈曲计算与屈曲垮塌评定

工程实例 -2：立式压力罐支承处局部屈曲失稳计算与屈曲垮塌评定

十、压力容器中的

接触分析

1、概述

2、接触面与目标面

3、接触作用模式

4、接触算法

5、对称与非对称接触

6、修剪接触

7、接触探测

8、穿透容差和弹性滑移容差

9、约束类型

10、接触刚度

11、时间步控制

12、球形域

13、接触界面处理

14、接触面和目标面几何修正

15、初始接触状态调整

16、计算后接触状态的评估

17、接触关键设置总结

工程实例 -1：压力容器快开盲板在高压作用下的结构应力分析与强度评定

十一、压力容器

密封分析

1 、中低压容器的法兰垫片密封

2、高压密封

3、垫片材料模型-Gasket模型       

4、垫片几何模型的网格划分方法与技巧

5、基于ASEM规范的密封效果评定

6、基于GB150的密封效果评定

7、基于欧盟EN13445-3标准的密封效果评定

工程实例 -1：法兰连接压力容器的垫片密封分析与效果评定

工程实例 -2：压力容器橡胶密封过程模拟与密封效果评定

十二、压力容器的

模态分析

1、模态分析简介

2、模态计算理论

3、固有频率与模态振型 

4、参与系数，有效质量

5、模态提取方法

6、模态计算中接触设置

7、模态计算设置

8、有应力结构的模态分析方法

9、非线性模态及其求解方法（线性摄动法）

10、湿模态理论及其求解方法

工程实例 -1：盛有液体的立式压力容器的模态分析

十三、大型压力容器地震、风振分析与设备抗震分析

1、压力容器的动力响应计算方法概述

2、压力容器的模态分析

3、基于反应谱方法的压力容器动力响应

4、基于瞬态动力学方法的压力容器动力响应计算

5、设备抗震验算的许用应力限值

6、ASEM/JB4732/GB50761等对抗震分析的规定

7、核电压力容器抗冲击设计方法

工程实例 -1：立式压力容器的地震响应分析

工程实例 -2：立式压力容器的风振响应分析

工程实例 -3：海上浮动核电站压力容器抗冲击计算

工程实例 -4：高速飞行物撞击压力容器的数值模拟

模块

主要内容

一、 压力容器传热与

温度场计算

1、传热基本定律

1.1热传导

1.2热对流

1.3热辐射

2、 稳态传热原理

3、瞬态传热原理

4、传热计算的材料参数

5、非线性瞬态温度场传热的有限元分析

6、传热的边界条件及其原理

7、传热模拟的网格设置要求

8、瞬态温度场计算的时间步长设置要求

工程实例 -1：加氢反应器裙座稳态温度场计算

工程实例 -2 ： 法兰连接压力管道瞬态温度场模拟

二、 压力容器 热应力分析

1、概述 

2、结构材料本构模型

3、结构材料非线性

3.1屈服准则 

3.2流动准则

4、非线性瞬态结构响应的有限元分析

5、热应力计算的材料参数

6、热应力计算的边界条件

7、热应力计算的网格设置要求

8、瞬态热应力响应计算的时间步长设置要求

工程 实例 -1 ： 加氢反应器裙座稳态热应力计算与评定

工程 实例 - 2 ： 压力罐的瞬态热应力分析

三、 压力容器 疲劳设计的弹性应力分析法

1、概述

2、疲劳曲线与方程式

3、平均应力对低循环疲劳的影响

4、结构对低循环疲劳的影响

5、应力集中对疲劳寿命的影响

6、累积损伤理论

7、循环计数法

8、ASME/JB4732关于应力疲劳设计的规定

9、JB4732压力容器疲劳分析设计

10、基于最新版ASME弹性应力分析的疲劳评定

11、ANSYS WB应力疲劳计算方法

工程 实例 -1 ： 基于 JB4732的平板封头与筒体连接区疲劳寿命分析

工程实例 -2：基于ASME的吸附塔疲劳分析

四、 基于弹塑性应力

分析的 压力 容器

疲劳设计方法

1、材料的记忆特性

2、单调应力-应变响应曲线  

3、循环应力应变曲线 

4、滞后环曲线

5、变循环下的应力应变响应

6、应变疲劳寿命估算

7、缺口的应变分析及寿命估算

8、ASME规范/JB4732标准关于疲劳弹塑性分析设计的相关规定

9、基于ASME弹塑性应力分析的疲劳评定

10、对ASME规范中一次循环分析法的解读

11、ASME一次循环分析法的ANSYS WB实现

12、对ASME规范中两倍屈服法的解读

13、ASME两倍屈服法的ANSYS WB实现   

工程实例 -1：基于ASME的压力罐疲劳分析

五、 压力容器 焊缝

疲劳分析

1、概述

2、焊缝疲劳的评定过程

3、焊缝疲劳评定的修正

4、焊缝疲劳分析的结构应力法

5、焊缝疲劳分析的热点应力法

6、ASME规范/JB4732标准关于焊缝疲劳设计的规定

7、国际焊接协会/欧洲规范关于焊缝疲劳强度设计的规定

8、ANSYS WB热点应力法                

9、ANSYS Ncode结构应力法

工程 实例 -1 ： 焊接 压力容器 焊缝疲劳寿命的热点应力法分析

工程 实例 -2 ： 焊接 压力容器 焊缝疲劳寿命的结构应力法分析

六、压力容器棘轮评定

1、安定与棘轮的概念

2、棘轮分析的ASME弹性分析法

3、ASME规范弹性分析法的评定准则     

4、热应力棘轮的ASME规范评定方法

5、棘轮分析的ASME弹塑性分析法

6、ASME规范弹塑性分析法的评定准则

7、简化的弹塑性应力分析法

8、ASME棘轮弹性分析法的ANSYS WB实现

9、ASME棘轮弹塑性分析法的ANSYS WB实现

10、ASME热应力棘轮分析法的ANSYS WB实现

11、压力容器棘轮现象的ANSYS WB模拟

工程 范例 -1 ： 基于弹性应力分析的接管与筒体连接处棘轮评定

工程实例 -2：基于弹塑性应力分析的筒体与封头连接区棘轮评定

工程实例 -3：封头与筒体连接区棘轮现象模拟与分析

七、 压力容器 高温

蠕变分析

1、概述

2、蠕变曲线

3、压力容器蠕变方程 

4、压力容器蠕变设计准则

5、ASME规范/JB4732标准压力容器蠕变设计方法

6、ANSYS WB蠕变模型               

7、ANSYS WB蠕变计算方法与操作技巧

工程实例 -1：压力容器筒体开孔接管区蠕变计算

八、 压力容器 蠕变

疲劳的评定

1、蠕变疲劳的概念

2、蠕变疲劳的试验方法

3、蠕变疲劳的常用设计方法

4、核电行业蠕变疲劳工程设计方法

4.1 ASME方法

4.2 R5规程

4.3 RCC-MR方法

5、化工行业蠕变疲劳设计方法

5.1 API579方法 

5.2 ASME案例2605

工程 实例 -1 ： 压力容器蠕变疲劳分析

九、断裂力学在 压力容器分析 设计中的应用

1、断裂力学简介

2、压力容器裂纹的建模方法

3、压力容器断裂参数及其计算原理

4、压力容器断裂参数计算的ANSYS WB计算方法与设置技巧

5、ASME规范/JB4732标准关于断裂评定的相关规定

工程实例 -1：球型压力容器断裂参数计算、裂纹分析与安全评定

十、 压力容器疲劳 裂纹 扩展模拟

1、概述

2、疲劳裂纹扩展速率

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型

4、疲劳裂纹扩展寿命预测方法

5、疲劳裂纹扩展寿命的计算步骤

6、ASME规范/JB4732标准关于疲劳断裂扩展的相关规定

工程 实例 -1 ： 内压作用下柱式压力容器疲劳 疲劳 扩展分析

十一、 压力容器结构

优化设计

1、结构优化设计简介                 

2、压力容器结构优化设计的数学模型

3、压力容器优化设计三要素 

4、ANSYS WB优化计算方法解析

5、软件设置技巧

6、结构轻量化设计方法

工程实例 -1：压力罐轻量化设计

十二、 压力容器可靠性 分析与设计

1、概述

2、压力容器概率极限状态设计法

3、压力容器的结构功能函数

4、压力容器的失效概率与可靠指标

5、基于ANSYS概率设计的压力容器可靠性分析

6、ANSYS压力容器可靠度计算设置技巧

工程实例 -1：大型LNG储罐可靠性评估及参数敏感性分析