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    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    在储运设备与储运工程中的应用案例与经验

    发布时间:2013-12-17

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    • (1)管道设备的制备、装备和应用的案例

      石油专用管材按生产方法可分为无缝钢管和焊接钢管两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管,广泛应用的是圆形钢管,但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。对于承受流体压力的钢管都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量,在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格,有些钢管还要根据标准或需方要求进行卷边试验、扩口试验、压扁试验等。

      钢管作为一种基本的生产资料可用于热工设备、机械工业、石油地质勘探、容器、化学工业和特殊用途,尤其是石油化工行业的管材、管道应用最广泛。

      案例1:在钢管焊接中的模拟—高频电阻焊

      高频焊接主要是利用高频电流的集肤效应和邻近效应使电流能够高度集中于管边焊合面上,而使管边很快地加热到焊接温度(焊钢时为1250~1430℃),在挤压辊挤压下完成焊接。根据高频电流引向管坯的方法不同而分为两种:有触点焊接——接触焊和无触点焊接——感应焊。

       

       

       

      专用管通过ERW高频电阻焊进行焊接。焊缝经高频电流感应加热后迅速升温呈熔融态,熔融区中心温度最高达1400℃,再通过挤压辊将被高频电流熔融的部分加以挤压,排除钢板表面的氧化层和杂质,使钢管焊合。

       

       

       

      案例2:螺旋焊管中裂纹扩展的模拟

      ABAQUS V6.9及其以后的版本将拓展有限元方法引入到其分析中,并增加了新的模块XFEM,该方法可以认为是有限元方法处理不连续问题的革命性变革。这是第一个将XFEM商用化的软件。某一在役螺旋焊缝钢管,其螺旋焊缝中含有未熔合或未焊透缺陷,缺陷尺寸已通过检测得到,现需要对钢管的承压能力进行评估。采用XFEM的方法实现螺旋焊管焊缝的起始与扩展过程的模拟。

       

       

       

      (2)存储设备的设计、制备和应用的案例

       石油、液化石油气(LPG)或液化天然气(LNG)的存储是个庞大的系统工程,通常要考虑温度传热、气罐和容器压力以及油气的腐蚀,还包括与储罐和压力容器连接的管件等周边设备,因此对存储设备的分析是石化储运设备分析中非常重要的一个方面。

      案例1:新型LNG储液罐复杂载荷工况的耦合分析

      对于LNG储液罐的整体结构首次采用整体建模和装配的方法,将模型分为罐体上部(包括拱顶和灌顶)与罐体底部(包括罐壁、罐底和基座)。模型中拱顶、内罐壁、次容器和外罐壁以及加强肋等厚度相对模型尺寸非常小的金属板采用壳体结构建模。将模型的各细节进行了细化(除基础中的编织钢筋,难以创建的原因,主要是由于提供的CAD中难以提取ABAQUS所需的*REBAR参数,此外,对于传热和应力的考察,基础可以通过提高整体模型的相应材料参数实现即可,对LNG罐本身影响较小)。

       

       

      流固耦合温度场分析

       

       

      结构应力场分析

       

       

      案例2 :某型特种压力容器的结构校合分析

      重点考虑了某型特种压力容器在均与内部压力和由于控制杆驱动的机械载荷共同作用下整体结构与封头、法兰的应力状态。模型中充分考虑了螺栓预紧力、恒定的内部压力以及螺杆驱动的机械载荷,并包含接触的非线性分析。模型如图所示。为了减小分析的计算量,模型创建了1/4的模型结构,采用旋转对称边界条件进行约束。1/4模型的组装与网格划分如图所示。为了更加真实、准确的反应局部应力,同时创建的子模型进行局部网格细化与应力边界提取。

       

       

      该压力容器在受压与外部载荷作用下的整体应力分布(变形放大200倍),以及各组件(上部法兰、下部法兰、螺栓以及密封圈)的应力分布,将提取的局部应力分析结果与相关的规范对照进行设计评价。

       

       

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