线性结构分析方法在黑水过滤器应力分析中的应用
刘 欣，张洋洋，林其聪，孙 帅
（河南心连心化肥有限公司，河南 新乡453731）
［摘 要］将分析设计工具ANSYS与SolidWorks建模软件进行有效衔接，采用线处理方法对黑水过滤器进行应力强度评定，较好地实现了有限元分析软件与建模软件的联合应用，可为化工企业压力容器设计提供借鉴与参考。
［关键词］ 线性结构分析；黑水过滤器；压力容器；应力强度评定
［中图分类号］ TP 319 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2015）05-0069-02
ANSYS Workbench 13.0是一种能够融结构、热、流体、电磁、声学等于一体的大型通用有限元分析软件。它提供了全新的项目视图功能，将整个仿真流程更加紧密地组合在一起，通过简单的拖曳操作就可以完成复杂的多物理场分析流程。其线性静态结构分析模块用于计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢［1］。ANSYS提供了与各种CAD软件专用的接口工具，SolidWorks不仅提供了拉伸、扫描等建模功能，且其基于特征的建模方式能够节约复杂模型的建模时间。本文利用SolidWorks与ANSYS 两种软件各自的优势，分别对黑水过滤器进行建模与在受到固定约束、介质压力和外力作用下的应变进行分析，为大型复杂化工设备线性静态结构分析提供一种有实效的分析设计方法。
1 几何建模
黑水过滤器是气化工艺中的1台Ⅱ级容器，其主要作用是将水洗塔下部含固量较低的洗涤黑水过滤净化后送入气化炉洗涤冷却室作为洗涤冷却水；黑水过滤器是由腿式支座固定在设备基础上。黑水过滤器筒节规格为DN800×40，L=1 500 mm；支腿型号为C4-1200-20（JB/T4712-2）；设计压力为8.5 MPa，设计温度为280 ℃，容积为0.87 m3，主要受压元件材质为Q345R。
运用Solidworks根据图纸中各参数减去腐蚀裕量对黑水过滤器进行三维实体建模，建模数据见表1（N1、N2分别是左、右两侧管口，尺寸一样；N3是设备底部管口）。结合计算机自身运行速度，选取整个模型进行数值模拟，并将模型进行简化，将左右两侧及下方的法兰截除（图1），从而保证数值分析的准确性和计算工作量。分析中充分考虑支座固定约束对设备的影响。
更多内容请见《中氮肥》2015年第5期