sw6与ansys的软件实习报告

1、专业应用软件综合训练专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 时 间： 2015 年 7 月 15 日石 油 化 工 学 院目 录1 专业软件SW6上机训练1.1 SW6软件介绍及功能1.2 SW6在本专业中的应用和特点1.3 SW6工程问题应用训练1.3.1 问题描述1.3.2 参数设定及说明1.3.3 计算结果及分析2 专业软件ANSYS上机训练2.1 ANSYS软件介绍及功能2.2 ANSYS在本专业中的应用和特点2.3 ANSYS工程问题应用训练2.3.1 问题描述2.3.2 参数设定及说明2.3.3 计算结果及分析1 专业软件SW6上机训练1.1 SW6软件介绍及功能 SW

2、6是以GB150、GB151、GB12337、JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关的国家标准、行业标准为计算模型的设计计算软件。1.2 SW6在本专业中的应用和特点 SW6包括十个设备计算程序，分别为卧式容器、塔器、固定管板换热器、浮头式换热器、填函式换热器、U形管换热器、带夹套立式容器、球形储罐、高压容器及非圆形容器等，以及零部件计算程序和用户材料数据库管理程序。 SW6零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HG20582-1998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。十个

3、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。 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，用户可打印输入的原始数据。 SW6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

4、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。1.3.1 问题描述 1.3.2参数设定及说明钢制卧式容器计算单位过程设备设计计算软件包压力容器专用计 算 条 件 简 图设计压力 p0.35MPa设计温度 t100筒体材料名称Q235-B封头材料名称Q235-B封头型式椭圆形筒体内直径Di2000mm筒体长度 L6000mm筒体名义厚度 dn6mm支座垫板名义厚度 drn8mm筒体厚度附加量 C2.1mm腐蚀裕量 C11.5mm筒体焊接接头系数 F0.85封头名义厚度 dhn8mm封头厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名称Q235-A.F鞍座宽度 b

5、220mm鞍座包角 120支座形心至封头切线距离 A500mm鞍座高度 H250mm地震烈度 低于7度内压圆筒设计计算单位过程设备设计计算软件包压力容器专用计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.35MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 2000.00mm材料 Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力 s 113.00MPa设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度下屈服点 ss 235.00MPa钢板负偏差 C1 0.60mm腐蚀裕量 C2 1.50mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 3.65mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.9

6、0mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 1780.90Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.4375 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 132.23 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 0.37387MPa设计温度下计算应力 st = = 89.92MPastf 96.05MPa校核条件stf st结论 合格左封头计算计算单位 过程设备设计计算软件包压力容器专用计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0

7、.35MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 2000.00mm曲面高度 hi 500.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度许用应力 s 113.00MPa钢板负偏差 C1 0.80mm腐蚀裕量 C2 1.50mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 3.65mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dn = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 275.59 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 0.5

8、4671MPa结论 合格右封头计算计算单位 过程设备设计计算软件包压力容器专用计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.35MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 2000.00mm曲面高度 hi 500.00mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力 st 113.00MPa试验温度许用应力 s 113.00MPa钢板负偏差 C1 0.80mm腐蚀裕量 C2 1.50mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 3.65mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 d

9、n = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 275.59 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 0.54671MPa结论 合格卧式容器（双鞍座）计算单位过程设备设计计算软件包压力容器专用计 算 条 件 简 图 计算压力 pC0.35MPa 设计温度 t100 圆筒材料Q235-B 鞍座材料Q235-A.F 圆筒材料常温许用应力 s113MPa 圆筒材料设计温度下许用应力st113MPa 圆筒材料常温屈服点 ss235MPa 鞍座材料许用应力 ssa140MPa 工作时物料密度 1500kg/m3 液压试验介质密度 1000kg/m3 圆筒内直径Di2000mm 圆筒名义厚度 6m

10、m 圆筒厚度附加量 2.1mm 圆筒焊接接头系数 0.85 封头名义厚度 8mm 封头厚度附加量 Ch2.3mm 两封头切线间距离 6050mm 鞍座垫板名义厚度 8mm 鞍座垫板有效厚度 8mm 鞍座轴向宽度 b220mm 鞍座包角 120 鞍座底板中心至封头切线距离 A500mm 封头曲面高度 500mm 试验压力 pT0.4375MPa 鞍座高度 H250mm腹板与筋板组合截面积 0mm2 腹板与筋板组合截面断面系数0mm3 地震烈度7圆筒平均半径 Ra 1003mm 物料充装系数 0.8一个鞍座上地脚螺栓个数1地脚螺栓公称直径0mm地脚螺栓根径0mm鞍座轴线两侧的螺栓间距0mm地脚螺栓

11、材料支 座 反 力 计 算 圆筒质量(两切线间)1795.8kg 封头质量(曲面部分)274.484kg 附件质量0kg 封头容积(曲面部分)1.0472e+09mm3 容器容积(两切线间)V = 2.1101e+10mm3 容器内充液质量工作时, 25321.2压力试验时, = 21101kg 耐热层质量0kg总质量工作时, 27666压力试验时, 23445.8kg单位长度载荷40.4157 34.2506N/mm支座反力135729 115025135729N筒 体 弯 矩 计 算圆筒中间处截面上的弯矩工作时= 1.24688e+08压力试验= 1.05668e+08Nmm支座处横截面弯

12、矩操作工况： -4.14926e+06压力试验工况： -3.51632e+06Nmm系 数 计 算K1=1K2=1K3=0.879904K4=0.401056K5=0.760258K6=0.0132129K6=0.010861K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 体 轴 向 应 力 计 算轴向应力计算操作状态 55.1276 45.343MPa -10.1212 -0.336802MPa水压试验状态 -8.57291 -0.285426MPa 64.8353 56.5433MPa应力校核许用压缩应力0.0003666根据圆筒材料查GB150图6-36-10 B = 48.8556M

13、Pa48.855648.8556MPa 113 合格|,| 48.8556 合格|,| 48.8556 合格sT2 ,sT3 0.9ss = 211.5 合格MPa筒体和封头的切应力时(时,不适用)MPa时圆筒中：30.5312封头中：9.52145MPa应力校核封头椭圆形封头, 61.4035碟形封头, 半球形封头, MPa圆筒封头 t = 0.8 s t = 90.4 79.8465MPa圆筒, t t = 90.4 MPa 合格封头, th t h = 79.8465 MPa 合格鞍 座 处 圆 筒 周 向 应 力无加强圈圆筒圆筒的有效宽度341.018mm无垫板或垫板不起加强作用时在横

14、截面最低点处MPa在鞍座边角处L/Rm8时, MPaL/Rm8时, MPa无加强圈筒体垫板起加强作用时鞍座垫板宽度 ； 鞍座垫板包角横截面最低点处的周向应力-2.54279MPa鞍座边角处的周向应力L/Rm8时, MPaL/Rm8时, -53.4039MPa鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力L/Rm8时, MPaL/Rm8时, -218.328MPa应力校核 |s5| s t = 113 合格 |s6 | 1.25s t = 141.25 不合格MPa有加强圈圆筒加强圈参数加强圈材料, e = mm d = mm加强圈数量, n = 个组合总截面积, A0 = mm2组合截面总惯性矩, I0 =

15、mm4设计温度下许用应力MPa加强圈位于鞍座平面上 在鞍座边角处圆筒的周向应力：MPa 在 鞍 座 边 角 处 ，加 强 圈 内 缘 或 外 缘 表 面 的 周 向 应 力 ：MPa有加强圈圆筒加强圈靠近鞍座横 截 面 最 低 点 的 周 向 应 力 无垫板时，（ 或 垫 板 不 起 加 强 作 用 ） 采用垫板时，（垫板起加强作用）MPa 在横截上靠近水平中心线的周向应力：MPa 在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘 或 外 缘 表 面 的 周 向 应 力 ：MPa加强圈靠近鞍座鞍座边角处点处的周向应力 无垫板或垫板不起 加强 作用L/Rm8时, MPa 无垫板或垫板不起 加强

16、 作用L/Rm8时, MPa 采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8时, MPa采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8时, MPa应力校核|s5| st = 合格|s6 | 1.25st = 合格|s7 | 1.25st = |s8 | 1.25stR = MPa鞍 座 应 力 计 算水平分力27623.9N腹板水平应力计算高度250mm鞍座腹板厚度270mm鞍座垫板实际宽度390mm鞍座垫板有效宽度341.018mm腹板水平应力无 垫 板 或 垫 板 不 起 加 强 作 用 , 垫板起加强作用, 0.393345MPa应力判断 s9 s sa = 93.3333 合格MPa腹板与筋板组合

17、截面应力由地震水平分力引起的支座强度计算圆筒中心至基础表面距离 1256mm轴向力 N, MPa, MPa|ssa| 1.2sbt= 地脚螺栓应力拉应力 MPasbt 1.2sbt = MPa 剪应力 MPatbt 0.8Kosbt = MPa 温差引起的应力 N 0MPa|stsa| ssa = 140 注：带#的材料数据是设计者给定的2 专业软件ANSYS上机训练2.1 ANSYS软件介绍及功能ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件，能与多数计算机辅助设计(CAD，computer Aided desig

18、n)软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I-DEAS,AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流

19、体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到

20、结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。2.2 ANSYS在本专业中的应用和特点延续了ANSYS一贯强大的耦合场技术，10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）问题提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案。通过适合于特定场要求的网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换

21、功能。目前市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如此强大的稳健性和高度的精确性分析。另外，该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。ANSYS10.0加入了旋转机械和叶片设计工具，丰富了Workbench环境下的行业化功能。即ANSYS BladeModeler，一款针对旋转机械叶片构件的高效的三维设计工具；以及ANSYS TurboGrid，一款高质量的叶片设计六面体网格划分工具。在机械应用领域，ANSYS 10.0包括了ANSYS Workbench下全部的热瞬态分析功能。这不仅帮助用户进行非常复杂的时域仿真，同时ANSYS Workbench也可自动完成很多建模和求解工作。这样可以轻

22、松快速地求解设备在一定运行时间内的热性能。为了满足日益增加的对大型复杂问题及时有效的分析需求，ANSYS 10.0的并行求解器如今可增加了对CPU和通信技术的选择余地。除了支持Ethernet和Gigabit Ethernet，ANSYS 10.0还支持Myrinet和InfiniBand。相对于以前的架构，ANSYS 10.0能以最少的成本满足高性能的机群计算。本着以低成本硬件设备提供高性能解决方案的目标，ANSYS Workbench现可支持Windows XP 64位机的AMD和EMT64芯片集。此项改革解决了许多用户在Windows操作系统下运行大型模型所面临的2GB内存限制。另外，它

23、也使得ANSYS用户不再需要写硬盘就能完成整个求解，从而节约求解时间。对于用户，这将帮助他们更加经济有效地解决大型模型问题，如那些低频稳态和全瞬态电磁分析问题。ANSYS 10.0并行求解器可以解决高于一亿自由度的大型电磁问题，在CAE行业独树一帜。在高频电磁领域，10.0版本提供了一个新的模式端口。此端口大大简化了集成电路（IC）、射频识别(RFID)和射频微机电系统(MEMS)等多种设备分析传输线端口的建模。标准算例显示，利用此端口建模，可以显着缩小模型尺寸，在保证精确的频域计算结果前提下，节约30%到50%的求解时间和内存需求。新版本增加了旋转机械的陀螺效应，它提高了ANSYS对涡轮机械

24、和其他旋转结构的转子动力学分析的能力。 在耦合场领域，结构热电磁三场耦合分析中增加热弹阻尼(TED)，一个在金属、制陶及MEMS领域非常重要的内耗装置。ANSYS继续Workbench主旋律，提供我们的用户可供选择的全自动或个人控制的强大分析软件。我们在核心的网格处理技术上有十足的增强，在ANSYS Workbench各个应用程序间共享网格。另外，双向参数互动的CAD接口的稳健性也得到了提高。ANSYS® ICEM CFD 10.0通过混合网格剖分新功能和CAD模型细节处理功能，提供了完整的一系列网格划分工具以模拟真实世界，如汽车引擎罩下的散热分析和汽车碰撞分析。2.3 ANSYS工程

25、问题应用训练2.3.1 问题描述某加氢精制反应器，设计压力P=8.8MPa，设计温度T=347。材料为，弹性模量E2.0X105MPa，泊松比。设计温度下材料设计应力强度：裙座锻造结构Sm=115.5MPa；筒体及封头主体（板材）Sm1=153.7MPa。设备总重=270000kg。h型锻件尺寸为：筒体内半径R1=1406.5mm壁厚t1=87mm；球封头内半径R21416.5mm，壁厚t2=52mm；裙座壁厚t3=22mm；过渡圆角半径r=20mm；锻造高度H=568mm。试对该加氢反应器裙座支撑区的应力进行分析。图1 h型锻件示意图 2.3.2 参数设定及说明 此加氢精制反应器结构中筒体与

26、封头连接处、裙座支撑区等部位均需要按分析设计方法进行强度分析，这些部位应力大体上有一次总体薄膜应力，一次弯曲应力，一次局部薄膜应力，二次应力，峰值应力。此反应器承受这些应力后可能产生过度变形和失稳失效。此模型结构图如图2所示：JAL 17 201511:10:59 1ZV =1 *DIST=738.261 *XF =1135 *YF =-596.955 Z-BUFFER 图2 模型结构图 取筒体到裙座支承处的高度h=615，裙座体高度h1=1500，筒体长度h2=1000。 进入ANSYS，通过设置计算类型、选择单元类型、定义材料参数、定义截面、生成几何模型、网格划分、模型施加约束和分析计算输

27、出结果。其中此模型施加的约束包括内表面施加内压、筒体端部施加轴向平衡面载荷、裙座底端线段施加轴向位移约束、封头对称面施加x方向位移约束。模型承受载荷输出图如图3所示：JUL 17 201511:12:28 1U XYZZV =1 *DIST=1761 XF =746.75 YF =-557.5 Z-BUFFER 图3 模型载荷图模型受载后变形输出图如图4所示：ANSYS 10.0 JUL 17 201511:26:32 NODAL SOLUTIONSTEP=1 SUB =1 TIME=1 SINT (AVG) PowerGraphicsEFACET=1AVRES=MatDMX =.941308

28、 SMN =5.991 SMX =166.414 1MNMXXYZZV =1 *DIST=1713 *XF =1068 *YF =-555.685 Z-BUFFER5.991 23.816 41.641 59.465 77.29 95.115 112.939 130.764 148.589 166.414 mechanical stress analysis of skirt supporting zone of hydrogenation reactor 图4 模型变形图模型分析截面路径的选取如图5所示：图5 模型路径图 2.3.3 计算结果及分析1.计算条件：设计压力P=8.8MPa，设计

29、温度T=347。材料为，弹性模量E2.0X105MPa，泊松比。设计温度下材料设计应力强度：筒体及封头主体（板材）Sm=153.7MPa。2.以上分析路径应力强度分布图如图6所示：图6 应力分布图3.根据模型路径图可知，此截面处于筒体与封头连接的几何不连续部位，均存在由内压产生的应力，这些应力主要包括一次局部薄膜应力，二次应力，峰值应力。这些加氢反应器裙座支撑区的机械应力可能会破坏容器甚至使其失稳，因此需对此进行应力强度校核。其校核过程如下：（1）根据第三强度理论计算出应力强度，根据附录一中* TOTAL * 可知： ；应力强度应该满足以下限制条件： ；满足强度要求（2）一次总体薄膜应力呈总体

30、分布，且无自限性，只要一点屈服就会使整个截面以至总体范围屈服，并引起显著的总体变形，因此采用弹性失效设计准则校核。根据附录一中* MEMBRANE *可知： ；一次总体薄膜应力强度有以下限制条件： ；满足强度要求（3）一次局部薄膜应力，其中有一次应力的成分，也有二次应力的成分。它既有局部性，有的还有二次应力的自限性。另一方面局部薄膜应力过大，会使局部材料发生塑性流动，引起局部薄膜应力的重新分布，即把载荷从结构的高应力区向低应力区转移。由于已知： ；因此需满足以下限制条件： ；满足强度要求（4）除及应单独作为应力强度校核外，压力容器中的峰值应力由于具有高度的局部性，不会引起任何明显的变形，仅可能引起疲劳裂纹或脆性断裂，因此无需进行强度校核。（5）由于压力容器中的二次应力和一次弯曲应力一般不单独存在，通常与或组合存在。组合应力完全可能大到使材料发生局部屈服，因此采用塑性失效设计准则校核。 ；对组合应力强度有以下限制条件： ；满足强度要求2.3.4应力强度评定： 根据以上应力强度校核可知：在此设计状态下，加氢反应器裙座支撑区的机械应力强度均满足各限制条件，所以此应力强度评定合格。心得体会为期