10 厚壁球壳的应力分布

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    压力容器的强度设计主要有两种方法。一种以 GB150或ASME-BPVC. VIII.1为代表的常规设计；另一种以JB4732或ASME-BPVC. VIII.2为代表的分析设计。

    笔者计划推送《压力容器强度有限元分析系列文章》。

    笔者不是压力容器设计专家，所以写不出压力容器的设计专著。笔者也不是有限元理论专家，所以写不出有限元的理论专著。

    笔者的写作角度是在压力容器强度分析中引入有限元分析法。有限元分析法既具有理论性，也具有实践性，是介于理论解析和实验验证之间又一种重要方法。

01 研究背景

    有限元分析法具有坚实的数学力学基础，比如最小势能原理，加权余量法，数值分析等等。这体现了有限元法的理论性。

    有限元分析法必须通过计算机软硬件来实现，将现实问题成功抽象成有限元模型，不仅需要大量的力学知识，也需要不断的尝试和调整。这体现了有限元法的实践性。

02 结构形式

   如下所示。

03 几何模型

   几何模型如下所示。

04 材料模型

    材料参数如下所示。

    线弹性。

05 网格划分

    网格如下图所示。

06 边界条件

    边界条件如下所示。

07 仿真分析

    球壳的径向正应力。

50/(1.25^3-1)*(1-1.25^3)=-50MPa;r=40mm。

50/(1.25^3-1)*0=0MPa;r=50mm。

    球壳的环向正应力。

50/(1.25^3-1)*(1+1.25^3/2)=103.69MPa;r=40mm。

50/(1.25^3-1)*(1+0.5)=78.69MPa;r=50mm。

    球壳的经向正应力。

50/(1.25^3-1)*(1+1.25^3/2)=103.69MPa;r=40mm。

50/(1.25^3-1)*(1+0.5)=78.69MPa;r=50mm。