山东省D级压力容器设计审批人员培训.ppt

济南石油化工设计院 黄 泓 电话电子邮箱： 二一六年十月,山东省D级压力容器 设计审批人员培训,（四）,内容简介,一、压力容器设计计算应用软件介绍 二、CAD设计,一、压力容器设计计算应用软件,计算软件 SW6-2011过程设备强度计算软件包 LANSYS PV 2013压力容器强度设计软件 VAS2.0压力容器分析设计系统,1、 SW6过程设备强度计算软件包,SW6-2011过程设备强度计算软件包，是以GB150.1GB150.4-2011压力容器；GB/T151-2014热交换器；GB12337-2014钢制球形储罐；NB/T47041-2014塔式容器；NB/T47042-2014卧式容器及HG/T20582-2011钢制化工容器强度计算规定，CSCBPV-TD001-2013 内压与支管外载作用下圆柱壳开孔应力分析方法为编制依据。它的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行过程中直观、方便、灵活。,SW6-2011共有11个设备级计算程序、一个零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个设备计算程序既可进行设备的整体计算，也可进行该设备中某一个零部件的单独计算。,零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对HG/T20582-2011钢制化工容器强度计算规定中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。十一个设备计算程序则几乎能对该类设备各种结构组合的受压元件进行逐个计算或整体计算 。,由于SW6-2011以Windows为操作平台，不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面，因而允许用户分多次输入同一台设备的原始数据、在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制、输入原始数据时还可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极大地方便用户使用。一个设备中各个零部件的计算次序，既可由用户自行决定，也可由程序来决定，十分灵活。,为了便于用户对图纸和计算结果进行校核，并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求，SW6可以打印用户输入的原始数据。 计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的过程设备设计计算书等多种方式，给出相应的计算结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件存档的不同需要。,.SW6-2011在使用过程中有以下特点: 在数据输入时可随时退出程序运行，程序运行时数据输入和运算可以任意交替进行，对于结构数据的输入在界面上采取了图形提示，在一个设备计算程序中，各数据输入页面可方便的随意切换。 计算结果可用两种形式输出。一种是屏幕显示，另一种是通过WORD以表格形式打印输出或作为文件存放。,SW6-2011软件内容 SW6-2011软件有11个设备级计算程序，一个零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标就能使某个程序运行。 SW6-2011对一种设备的输入数据文件都规定了一个后缀名。,10个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表,思考一下，如何处理？,SW6-2011 V3.0过程设备强度计算软件开发单位： 全国化工设备设计技术中心站 上海迅羽化工工程高技术中心 地 址：上海市延安西路376弄22号10楼西(200040) 电 话32140411、32140342 传 真网 址： 技术支持32140411-820、816 、 软件发行868、,2、LANSYS PV 2013压力容器强度设计软件,LANSYS PV 2013计算内容 a、GB150.1GB150.4-2011 b、GB/T151-2014 c、GB19749-1997 压力容器波形膨胀节,LANSYS依据GB150.1GB150.4-2011、GB/T151-2014、GB16749-1997、GB12337-2014、NB/T47041-2014、NB/T47041-2014、HG/T20569-2013及有关基础标准进行编制，在尊重原标准及行业习惯的原则下作了合理的分类，八十多种零件项(计算项)归纳为壳与封头、平盖与法兰、换热器零件、非圆形截面容器、筒体端部五类，设备类包括换热器、卧式容器、直立容器、搅拌器等几大类。,LANSYS以用户为中心运作。用户选择需要的设备，并可添加零件，更可以由用户组合零件建立自己的设备，甚至零件名称也可由用户命名。 LANSYS强大的及时计算功能，加上数据输入、图形提示、计算结果同页集成，用户所见即所得，甚至重要的中间数据也能及时看到，直观高效。,LANSYS合乎标准的专业纠错提示，使用户的疏漏减为最少，如管板管孔数太多，LANSYS也能提示纠错。 设备项目中各计算项的设计压力、设计温度、公称直径、压力试验类型四项数据相互关联，一经修改，相关计算项全部动态产生计算结果，自动找出计算项中试验压力最小值作为设备试验压力。,翔实的LANSYS帮助，尽可能引用标准原文原图，用户在得到准确帮助的同时，又能熟悉标准本身。 材料录入与管理功能，使用户可以方便地使用标准以外的材料。,LANSYS PV 2013 压力容器强度设计软件开发单位 兰州冠宇传热与节能工程技术研究有限公司 通信地址：中国甘肃兰州安宁区安宁高新技术开发区蓝科路8号 邮政编码：730070,3、VAS2.0压力容器分析设计系统,VAS 2.0 压力容器分析设计系统是北京飞箭软件有限公司依据钢制压力容器分析设计标准(JB473295)独立研制开发，用于压力容器有限元分析的专用软件。它集合理的力学模型、优化的网格剖分和巧妙的内存管理于一体，同时辅以Windows风格的用户界面和强大的可视化功能，并采用工程化的数据输入方式。在压力容器分析设计领域，该软件与国外通用有限元软件相比，易学易用，便捷高效。在听取了多方压力容器行业专家的建议后，经过专业开发人员开发的专用于压力容器分析设计的最新版本。,具有法兰类、夹套类、管板换热器类、球型储罐类和多层膨胀节等部件，并且全部开孔接管增加了整体补强形式和内插形式，使本软件可处理的部件类型多达二十六种，几乎涵盖了JB 4732-95标准中列出的所有部件类型； 计算流程更贴近容器设计过程； 自动生成分析报告； 按照国家行业标准JB 4732-95计算容器壁厚； 网格剖分更加优化合理； 增加材料库，大大简化材料参数输入； 交互式后处理功能； 功能更加强大的图形显示； 有限元分析改为双精度计算，精度大为提高；,其中VAS 2.0最突出的特点是：它能自动将用户输入的原始数据、部件解析厚度计算结果、位移及应力分析结果、疲劳分析、强度校核结果等汇总起来生成完整的应力分析报告，完成这些工作您只需用鼠标点击一个菜单项而已（就这么简单!），这就极大地方便了用户，最大限度地减轻了工程设计人员的工作量，目前即使国外同类软件也尚无这些功能。,该软件包将各种压力容器部件归结为几种典型模型，用户只需选择模型，并按界面显示的对话框填入几何尺寸参数、网格剖分控制参数、材料参数和边界条件，系统的前处理模块便会自动生成有限元网格，然后用户可在系统集成环境控制下交互执行“网格生成图形显示有限元计算”，直到对结果满意为止。,典型部件 椭圆封头 碟形封头 球冠封头 柱壳 锥壳接管 球壳接管 椭圆封头补强圈补强 柱壳补强圈补强 锥壳补强圈补强 三通 四通,使用ans_vas接口计算的大开孔部件：,偏锥,补强大开孔,大开孔,三通,双侧大开孔,四通,管板部件介绍,1 无内筒三维管板,74,结构形式：是否管板兼作法兰；是否有膨胀节,75,筒体及法兰的主要几何参数： h分析高度 ； d1法兰外边缘直径 ；d2螺栓孔中心圆直径 ；d3螺栓孔直径 ； d4筒体内直径 ；t1筒体壁厚 ； t2筒体与管板的焊缝宽度 ；t3管板厚度 ；t4壳程侧管板开槽宽度；h3i管板上表面到焊缝顶点的距离 ；h3o法兰上表面到焊缝顶点的距离 。,76,管板不兼作法兰且无膨胀节时的模型：,77,约束条件：,78,管板不兼作法兰但有膨胀节时的模型：,79,边界条件：,80,边界条件：,2 带圆角且不兼作法兰的管板,81,对于无内筒三维管板，当管板不兼作法兰时，壳程筒体和管程筒体的厚度必须相同，而且管板与两程筒体连接时对接焊。为了弥补这一缺陷，加入此部件。,82,模型图：,83,约束条件：,2 有内筒三维管板,84,结构形式：,85,主要几何参数与无内筒三维管板相同。 约束条件（对法兰上载荷的处理）：,3 再沸器,86,结构形式：是否管板兼作法兰；是否有膨胀节,87,不带膨胀节时的模型：,88,约束条件：,89,模型图：,90,约束条件：,4 浮头式管板,91,主要几何参数： h换热管长度 ； d1下管板外直径 ； d2上管板外直径 ； d3 外限定圆直径 d4下管板垫片反力作用中心圆直径 ； d5上管板垫片反力作用中心圆直径 ； d6螺栓孔中心圆直径 ；t1下管板厚度 ； t2上管板厚度 。,92,模型图：,93,约束条件：,管板分析注意事项,94,沿轴线取二分之一建模的模型，分析高度是两管板之间距离的一半。 筒体或换热管的轴向剖分加密因子越接近于1轴向网格越接近均分，越接近0网格轴向长度疏密程度相差越大。总体网格疏密系数取默认值1就可以。 管板兼作法兰时，螺栓孔加密倍数是螺栓的网格加密参数，最小可以给2。其值越大螺栓孔周围网格越密。,二、CAD设计,压力容器属于多品种、单件或小批量生产的产品，采用CAD(Computer Aided Design)技术，设计师可以更方便地表达设计思想，减少简单重复劳动，缩短设计周期和交货期，提高设计效率和质量。,目前在压力容器的CAD系统中主要采用的是模块化与参数化设计技术，这里就模块化设计与参数化设计作一简要介绍。 模块化设计是日趋发展的一种新型设计方法。它的特点是：在功能分析的基础上划分并设计出一系列功能模块，通过模块选择与组合，在一定范围内根据不同功能构成不同性能、不同规格的系列产品。模块化设计可以缩短概念设计的周期，并可使产品有很大的灵活性和适应性，能快捷地响应用户的多品种、小批量的需求。,模块化设计包括模块的创建和模块的综合两个过程。模块创建包括功能模块的划分过程和功能模块的结构设计过程；模块综合则是根据具体设计要求，进行功能分解，即从模块集之中选择合适的模块实现分解功能，并最终将分功能模块组合形成产品。,参数化设计技术具有强有力的草图设计、尺寸驱动等功能，已成为概念设计、系列化设计的有效手段。目前许多CAD系统也具有一定的参数化设计功能。 参数化设计对象的结构形状一般比较固定，尺寸关系可以用一组参数来确定。特别适用于一些定型的系列机械产品和标准零部件(如圆筒、封头、支座、法兰等)的设计。 将模块化设计与参数化设计相结合，应用于压力容器设计，可以大大提高设计效率，从根本上解决繁重的绘图工作，并有利于压力容器设计的系列化、标准化。,一台压力容器的零部件少则几十个，多则几百个。但无论容器的用途和功能是什么，压力容器在结构上都有相似性，如圆筒形容器则主要是圆筒、封头、接管、法兰和支座组成。因此，通过对压力容器的主要零部件进行分析和归类，提取出其特征参数，利用由特征参数和主要尺寸参数构成的数据文件开发零部件的程序化绘图软件，并通过与其他模块相结合，就可以很方便地绘制压力容器总装图和零部件图。其中对于标准系列尺寸的零件采用参数化设计，而对于形状比较复杂且相对固定的零部件则采用模块参数化形式。,传统的计算机辅助设计(CAD)正在逐步向计算机辅助工程(CAE)的方向发展。随着计算机能力的增强、分析手段的提高，设计者在结构设计阶段就可以预见到诸如焊接过程中产生的残余应力、设备组装和运输过程中可能会出现的问题，并在设计中解决这些问题。利用CAE技术进行结构优化设计、进行分析设计都使得压力容器设计技术迅速进步，使压力容器的安全性和经济性得到更充分的保障。,模块参数化形式,1、PVCAD V3.5化工设备CAD施工图软件包 、PVCAD所用的绘图图素，如点、线、面、块等内容以DXB文件形式与AutoCAD接口，运行速度快（形成一张总图只需约1分钟），形成文件小，兼容性强，也为用户输出图形、增加非标零部件及图面修改提供了必要手段。,、PVCAD V3.5将现行化工设备设计行业标准中GB、JB、HG、等标准编制在本软件包内，同时将一些常用的非标零部件也收集在内，结合行业制图标准，形成一套能满足工程实际的卧式容器、立式容器、填料塔、板式塔（浮阀塔、筛板塔）、固定管板兼作法兰换热器（立式、卧式）、固定管板不兼作法兰换热器（立式、卧式）、U形管换热器（立式、卧式）、浮头式换热器、带夹套搅拌反应器和球罐等十大类设备绘图软件包。PVCAD V3.5可绘制的工程设备设计图纸达8090，约85以上直接满足施工图要求。,、PVCAD V3.5采用程控方式，用户一次输入数据，程序可自动绘制出整套施工图(总装图和零、部件图)，几乎无需用户中间输入数据和中间干预。在形成施工图时，程序由符合工程实际的专家系统帮助判断零部件在施工图上的位置、施工图比例、布图、尺寸标注、自动排列、拉件号、列出材料明细表及管口表等。,、在PVCAD V3.5和过程设备强度计算软件包（SW6）之间提供了数据接口，使得PVCAD V3.5可直接打开SW6的数据文件，设计人员不再需要重复输入那些运行SW6已输入或计算得到的数据。 、PVCAD V3.5能根据用户提供的图签（DWG文件）和设计数据表或技术特性表（DWG文件）绘制出基本符合用户单位图签和设计数据表或技术特性表要求的施工图。,、PVCAD V3.5在程控基础上保留了供用户灵活设计的接口，如空件号输入、特殊要求加入及显示图形后标注焊缝符号等，还增加了在设备总图形成以后，在不退出AutoCAD的情况下，直接在图纸上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上U形管束作为再沸器、在容器中添上蛇形加热管等。,、由于PVCAD V3.5以Windows为操作平台，不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面，因而允许用户在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制，用户在进行结构数据输入时，屏幕上除了文字说明外，还有了图形提示，这将进一步帮助用户理解结构数据的含义，大大方便用户的操作。另外，屏幕上出现的对输入数据的进一步提示说明和程