基于ANSYS WORKBENCH的大型油罐吊裝框架應力分析

李石峰，張 棟

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

基于ANSYS WORKBENCH的大型油罐吊裝框架應力分析

李石峰，張 棟

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

使用Ansys/workbench有限元分析軟件對大型油罐吊裝框架進行分析計算，得出吊裝框架應力、應變，對吊裝框架進行優化設計。

Ansys/workbench；大型油罐；吊裝框架；應力分析

吊裝框架適用于只能承受豎直載荷的設備的吊裝，本文中框架為矩形框架，4角設置4個吊耳與油罐吊耳豎直對正，框架設計吊重120t。

1 吊裝框架應力分析

1.1 設計參數

吊裝框架主管外徑d=273mm，厚度t=12mm；材質：Q345D，許用應力[σ]：207MPa，（取0.6σ）；考慮綜合影響系數：K= 2.0，框架豎向載荷：Fv=683.66kN。

1.2 結構模型

吊裝框架按平面剛架模擬，上方4根長索具匯交于罐體重心上方即吊車吊鉤位置（節點0005），鎖具與框架平面角度為60°，吊裝框架四角位置（節點0000，0001，0002，0003）吊索豎直向下連接油罐吊耳；

1.3 建立有限元模型

在workbench DM模塊建立幾何模型，框架對角線長L=167 000mm，主管外徑d1=273mm，厚度t1=12mm；加強管外徑d2=168mm，厚度t2=10mm，四角吊耳連接處管材d3=508mm，厚度t3=20mm；吊耳主板t4=32mm，導入engineer data材料參數為Q345D；進入Static Structural后處理模塊進行網格劃分，軟件自動優化采用10節點四面體單元劃分網格劃分，劃分結果為58 389單元，114013節點；如圖1所示。

圖1 網格劃分

1.4 邊界條件

在吊裝過程中，吊裝框架上吊耳承受斜向上60°方向拉力載荷，下吊耳承受豎直向下拉力載荷，載荷承受面為吊耳耳板孔。分析過程對框架下吊耳孔底面施加豎直位移為0約束，吊耳下吊耳孔施加豎直向下力683.66kN，吊耳上吊耳孔斜向上60°方向拉力分解后得出施加豎直向上力683.66kN，水平指向框架中心方向的力394.7kN；對環境施加標準重力加速度。

1.5 求解

進入求解器求解，得到吊裝框架等效應力云圖，紅色為最大，藍色為最小，應力云圖如圖2所示。最大應力為161MPa出現在下吊耳孔中間位置，最大總變形為6.27mm，出現在框架主管上，為彈性變形。

圖2 等效應力云

1.6 應力評定

圖2所示最大等效應力出現在在下吊耳孔位置為161MPa，小于所選用鋼材Q345D許用應力207MPa，最大形變6.26mm為彈性形變。框架設計吊重120t滿足材料強度要求。

2 結束語

通過對吊裝框架進行結構建模，用Ansys Workbench進行應力計算，得出吊裝框架最大應力值，安全評定后，得出采用Q345D管材制造吊裝框架是可行的，為吊裝框架進一步優化設計提供了參考。

[1]GB150—2011鋼質壓力容器[S].

[2]龔曙光.Ansys工程應用實例解析[M].北京：機械工業出版社，2003.

[3]余偉煒，高炳軍.ANSYS在機械與化工設備中的應用[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[4]2004 ANSYS Ine.ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide[Z]. ANSYS Ine.

華南地區醋酸市場行情動態

華南地區醋酸市場窄幅波動，主流報價在2 200～2 250元/t，場內交投氛圍清淡，下游需求一般。

（摘自：中國化工信息網）

Stress Analysis of Large Oil Tank Lifting Framework Based on ANSYS WORKBENCH

Li Shi-feng，Zhang Dong

The use of finite element analysis software Ansys/workbench framework for analysis and calculation of large oil tank assembly，hoisting frame stress and strain，the hoisting frame optimization design.

ansys/workbench；large oil tank；lifting frame；stress analysis

O353.4

A

1003–6490（2016）04–0017–01

2016–04–15

李石峰（1986—），男，河北邯鄲人，助理工程師，主要研究方向為大型結構物吊裝。