發(fā)布時間：2021-09-07 05:13

　　探討了極限載荷分析在有限元軟件ANSYS中的實現(xiàn)方法,并針對載荷系數(shù)法、塑性垮塌載荷法、兩倍彈性斜率法、雙切線相交法和零曲率法關于極限載荷值的確定和評定方法進行了對比討論,載荷系數(shù)法的評定準則不需要直接確定極限載荷值,在工程應用中最易于操作和實現(xiàn);塑性垮塌載荷法在載荷增量步設置較小的情況下,可計算得到最為精確的極限載荷值;其余三種方法均基于載荷-位移曲線本身來確定極限載荷值。在計算精度方面,塑性垮塌載荷法可獲得最高精度,零曲率法次之,雙切線相交法在可接受范圍內,兩倍彈性斜率法最差。極限載荷分析可替代應力分類法中一次應力極限的校核,但不能替代考慮循環(huán)加載安定失效模式的一次+二次應力校核。 

【文章來源】：化工設備與管道. 2020,57(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

零曲率法確定極限載荷值

極限載荷分析的本構模型一般采用理想彈塑性模型（用于數(shù)值計算，如有限元法）或理想剛塑性模型（用于解析求解，忽略彈性變形階段，只考慮塑性變形階段，便于簡化偏微分方程），兩種塑性模型均不考慮材料的應變硬化特性，在理論上求解得到的極限載荷是相同的。本文有限元法采用ANSYS內置的基于Von-Mises屈服準則、關聯(lián)流動準則和小位移理論的雙線性等向強化（BISO）模型，將切線模量設置為0并定義屈服強度為235.8 MPa，以符合極限載荷分析的理論假設和理想彈塑性的數(shù)值模型[5]（如圖2 所示）。有限元模型位移和載荷邊界條件：在球形封頭下端面施加環(huán)向和軸向位移約束，殼體和接管對稱面施加對稱約束、內表面均施加均布壓力，法向和側向接管端面均施加相應的等效壓力[7]。極限載荷分析載荷施加需采用由零到最大值的逐步遞增的一次加載方式且載荷增量必須恒正，為獲得較為平滑的載荷-位移曲線和更為精確的極限載荷值，需將載荷增量設置的足夠小并在進入塑性階段后進一步減�。ǹ赏ㄟ^ANSYS中的載荷增量步和自動時間步長等技術來實現(xiàn)）。另外，所有載荷的施加應采用等比例加載的方式[8]（即各種載荷按相同的百分比同時由零增加到最大值）。

有限元模型位移和載荷邊界條件：在球形封頭下端面施加環(huán)向和軸向位移約束，殼體和接管對稱面施加對稱約束、內表面均施加均布壓力，法向和側向接管端面均施加相應的等效壓力[7]。極限載荷分析載荷施加需采用由零到最大值的逐步遞增的一次加載方式且載荷增量必須恒正，為獲得較為平滑的載荷-位移曲線和更為精確的極限載荷值，需將載荷增量設置的足夠小并在進入塑性階段后進一步減�。ǹ赏ㄟ^ANSYS中的載荷增量步和自動時間步長等技術來實現(xiàn)）。另外，所有載荷的施加應采用等比例加載的方式[8]（即各種載荷按相同的百分比同時由零增加到最大值）。2 極限載荷分析評定方法和結果討論

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ASME Ⅷ-2大開孔接管的極限載荷分析[J]. 徐君臣,張文杰.  化工設備與管道. 2017(04)
[2]基于極限載荷法的矩形接管結構設計及參數(shù)化分析[J]. 古晉斌,宮建國,惠虎.  壓力容器. 2017(04)
[3]基于子模型技術的壓力容器切向接管應力分析[J]. 左安達,張文杰,郭曉嵐.  化工設備與管道. 2017(02)
[4]應用ANSYS軟件實現(xiàn)ASME極限載荷分析法[J]. 周偉光,李春濤.  中國化工裝備. 2016(02)
[5]ANSYS極限載荷分析法在壓力容器設計中的應用[J]. 白海永,方永利.  壓力容器. 2014(06)
[6]應用于圓筒徑向開孔接管結構應力分析的極限載荷法和應力分類法之比較[J]. 成廣慶,丁利偉,常平江,秦叔經.  化工設備與管道. 2014(03)
[7]極限載荷分析法在壓力容器分析設計中的應用[J]. 沈鋆.  石油化工設備. 2011(04)
[8]壓力容器分析設計的塑性分析方法[J]. 陸明萬,壽比南,楊國義.  壓力容器. 2011(01)
[9]確定實際極限載荷的零曲率準則[J]. 章為民,陸明萬,張如一.  固體力學學報. 1989(02)



本文編號：3388910