【案例】加氢反应器蠕变疲劳分析计算系统

      加氢反应器是炼油 行业中加氢装置的关键设备，操作条件十分苛刻。加氢反应器的高温部件长期运行时，除了要承受蠕变引起的破坏之外，还要承受由于工况变化所引起的疲劳破坏，其寿命损耗是在蠕变-疲劳交互作用下的损伤累积过程。因此，在高温强度研究中，了解蠕变-疲劳交互作用对高温构件损伤的影响并评估这种耦合效应引起的破坏，对于压力容器的高温强度设计和安全评估来说有着重要的意义。目前针对蠕变-疲劳耦合寿命的预测方法较多，其中Omega方法在评定蠕变寿命评估方面更具优越性。因此，本系统以ASME规范codecase 2605-1为基础，在ANSYS环境中开发Omega材料蠕变模型，并针对加氢反应器的关键部位，进行模型的全参数化建模，然后按照规范的要求及步骤开展蠕变疲劳分析，最终形成加氢反应器蠕变疲劳分析计算系统。  

图1 功能框架

图2 系统界面

     该系统的价值主要体现在以下几个方面：

   （1）蠕变疲劳算法开发：在ANSYS环境开发Omega蠕变模型；

   （2）参数化模型建立：对加氢反应器中的关键位置进行全参数化模型建立，包括：①顶封头及开口；②侧壁冷氢口；③裙座、底封头及开口；④侧壁45度斜开口；

    （3）材料库及材料属性定义：根据计算对象的部位，从材料库中选择不同的材料模型，完成材料属性的定义；

    （4） 网格尺寸及网格划分：设定计算对象的网格控制参数，并根据所计算的内容自动选择相应的单元类型，完成模型的网格划分；所有模型均可实现全六面体网格；

    （5） Option1的计算及评估：根据规范对Option1的定义，设定热分析及应力分析的载荷边界条件，进行温度场及应力场的计算，并基于提取的结果进行Option1 的安定性评估；

    （6）Option2的计算及评估：如果需要进行Option2 的计算与评估，则设定热分析及应力分析的载荷边界条件，进行温度场及应力场的计算，并基于提取的结果进行Option2的安定性评估；

    （7）蠕变寿命计算：支持不计疲劳损伤的蠕变寿命计算以及考虑疲劳损伤的蠕变寿命计算，其中后者需要根据前面是基于Option1还是Option2而选择不同的计算公式进行蠕变寿命的计算。

    （8） 计算报告：自动生成仿真计算报告。