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加氢反应器蠕变疲劳分析计算系统

概述

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,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,Omega方法在评定蠕变寿命评估方面更具优越性。加氢反应器蠕变疲劳分析系统以ASME规范code case 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。


系统界面

特色功能

加氢反应器蠕变疲劳分析系统是在全面理解ASME规范CASE 2605-1及利用ANSYS有限元仿真流程的基础上,通过ANSYS软件定制开发实现。


功能框架


  • 蠕变疲劳算法开发:在ANSYS环境开发Omega蠕变模型;
  • 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:顶封头及开口、侧壁冷氢口、裙座、底封头及开口、侧壁45度斜开口;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • 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。
  • 计算报告:自动生成仿真计算报告



客户价值


  • 加氢反应器算系统
  • 将行业规范CASE 2605-1ANSYS软件进行了融合,开发了Omega蠕变模型,并将规范中的计算流程进行封装,实现了通用软件与行业规范的融合
  • 统一的分析环境界面:所有操作流程后台封装,通过界面参数输入即可实现加氢反应器关键部件的几何参数化建模、六面体网格划分及计算
  •  全参数化建模:所有模型都是基于参数自动完成几何建模
  •  自动化的六面体网格划分:所有模型均采用六面体进行网格划分
  • 自动化的安定性评估:基于结构计算结果自动提取分量应力及应变结果,绘制应力应变曲线,基于该应力应变曲线进行Option1的安定性评估;基于焊缝区、非焊缝区的结果自动进行Option2的安定性评估
  • 支持考虑疲劳损伤及不考虑疲劳损伤的蠕变疲劳计算
  • 自动化的计算报告输出


典型应用

加氢反应器蠕变疲劳分析系统得到了成功的应用,各关键部件的网格及计算结果如图展示:

全六面体网格展示

    

顶封头整体网格、顶封头局部网格、侧壁冷氢口整体网格、侧壁冷氢口局部网格

    

斜接管整体网格、斜接管局部网格、裙座整体网格、裙座局部网格

计算结果展示

    

顶封头温度云图、顶封头等效应力云图、侧壁冷氢口等效应力云图、侧壁冷氢口蠕变应变云图

    

斜接管等效应力云图、筒体及凸台等效应力云图、裙座等效应力云图、安定性评估曲线