基于ANSYS WORKBENCH的側壁板式吊耳應力分析

劉恕平，李石峰（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

基于ANSYS WORKBENCH的側壁板式吊耳應力分析

劉恕平，李石峰
（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

使用Ansys/workbench有限元分析軟件對海上大型鋼質油罐吊耳進行分析計算，得出吊耳應力、應變，對吊耳進行結構設計。

Ansys/workbench；大型鋼質油罐；吊耳；應力分析

側壁板式吊耳適用于較重型設備的吊裝，本項目罐體干重116t，罐體側壁均布4個吊耳，單個吊耳設計吊重載荷30t。

1　Ansys/Workbench軟件介紹

Ansys/Workbench建立了CAD/CAE協同仿真環境，解決了CAE軟件的異構問題。可以直接調用CAD軟件（如Pro/E、Ug等）創建的模型進行有限元網格劃分，求解，提高了應力分析的效率。

2　側壁板式吊耳應力分析

2.1基本設計參數

本文的分析對象吊耳材質：Q345D，許用應力［σ］：207 MPa，（取0.6σ），綜合影響系數：K=2.0，設計溫度T=20oC；吊耳豎向載荷：Fv=30×1 000×9.8×2=588 000N。

2.2建立有限元模型

在Workbench DM模塊進行幾何建模，主板t=30mm，襯板t=12mm，墊板t=24mm；

在engineer data模塊設置材料參數為Q345D；在Static Structural進行網格劃分，采用10節點四面體單元進行網格劃分，劃分結果為12 808單元，23 341節點。如圖1所示。

圖1　網格劃分

2.3邊界條件及求解

吊耳通過墊板焊接在罐壁，對墊板側面及底面施加固定約束，對吊耳上半圓孔施加豎直向上載荷F=588kN，對襯板施加水平向外的載荷29.4kN，如圖2所示；進入求解器求解，得到吊耳應力云圖，紅色為最大，藍色為最小，最大總變形為0.29mm出現在吊耳主板頂部。應力云圖如圖2所示，最大應力為171MPa出現吊耳孔中間位置。

圖2　應力云圖

2.4應力評定

圖2所示最大應力為171MPa出現吊耳孔中間位置，小于鋼材Q345D許用應力207MPa。最大形變0.29mm為彈性形變。吊耳設計載荷30t滿足材料強度要求。

3　結束語

通過對30t吊耳進行初步的結構設計，用Ansys Workbench進行應力計算，得出吊耳承受的最大應力值，安全評定后，得出采用Q345D制造吊耳是可行的，為吊耳優化設計提供了參考。

［1］ GB150—2011鋼質壓力容器［S］.

［2］ HGT21574—2008化工設備吊耳及工程技術要求［S］.

［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.

Sidewall lifting lug Stress Analysis ANSYS WORKBENCH

Liu Shu-ping，Li Shi-feng

Using Ansys/workbench finite element analysis software for large steel tanks at sea lug analyzed calculated the lug stress and strain on the lug structural design.

Ansys/workbench；large steel tanks；lug；stress analysis

TF341.1

A

1003-6490（2016）05-0137-01

2016-05-12

劉恕平（1986—），男，遼寧大連人，工程師，主要研究方向為海洋工程。