ANSYS Workbench参数化功能在压力容器分析设计中的应用.docx

ANSYS Workbench 参数化功能在压力容器分析设计中 的应用 [沈 鋆] [黄志新] [惠生工程（中国）有限公司，201210] [安世亚太科技股份有限公司，100025] [ 摘 要 ] Workbench 是 ANSYS 公司研发的新一代协同仿真平台，其先进性、高效性、便捷性深得用 户认可。近几年 Workbench 平台不断升级完善，其中很多功能为压力容器分析设计工作带来 了高效和便利。本文介绍了 Workbench 参数化功能在压力容器分析设计中的应用实例，旨在 展示 Workbench 参数化功能在压力容器分析方面的优势。 [ 关键词 ] 压力容器，分析设计，ANSYS Workbench，参数化 Application of Parameter Function of Workbench in the Design of Pressure Vessel by Analysis [Shen Jun] [Huang Zhixin] [Wison Engineering Co. Ltd] [Pera Corporation Ltd.] [ Abstract ] Workbench, a new generation of collaborative simulation platform, is developed by ANSYS Company. In recent years, Workbench is updated continuously and several useful function is convenient for pressure vessel design by analysis. The purpose of this paper is to show the advantage of parameter function of Workbench in the field of design of pressure vessel by analysis. [ Keyword ] Pressure Vessel, Design by Analysis, ANSYS Workbench 1 前言 ANSYS Workbench 是 ANSYS 公司研发的新一代协同仿真环境，在 Workbench 环境中， 用户始终面对同一个界面，无需在各种程序界面之间频繁切换，所有研发工具只是这个环 境的后台技术，各类研发数据在此平台上交换与共享[1]。随着 ANSYS 15.0 的发布，其中有 很多功能对压力容器分析设计来说是非常实用和便利的，其中之一就是参数化功能。 对于压力容器分析设计，过去实际仅仅是对预定的结构尺寸在相应载荷工况下做校核。 但随着行业竞争越来越激烈，合理设计和优化设计也逐渐受到重视。借助参数化功能可以 方便地实现设计方案修改、多方案对比及优化设计。在参数化设计过程中，设计人员根据 工程关系和几何关系来指定设计要求。如在参数化模型中建立的各种约束关系，通过参数 来驱动几何模型的生成，体现了设计人员的设计意图。参数化设计可以大大提高模型的生 成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用 CAE 系统开发方面都具有较大的应 用价值。 此外，在 Workbench 中，除了几何建模可以参数化，材料性能、载荷、环境温度、结 果输出等都可以参数化。 2 压力容器分析设计中的参数化需求 压力容器正在向大型化和复杂化发展。过去那种通过常规计算或粗略估算来确定初始 尺寸，随后通过分析设计进行校核的设计方式渐渐显示出了其不足与局限性。其主要原因 如下： 2.1 规范中的多工况设计要求 ASME VIII-2[2]规范规定：在进行分析设计时，应考虑作用在元件上的所有适用载荷。 在设计中需考虑各种载荷，见表 1。 表 1 载荷说明 设计载荷 说 明 P 设计内压和外压 Ps 由液体或堆积材料（例如触媒）引起的静压力 D 容器、物料以及在所关注位置处附属物的自重，包括： 包括内件、支座（例如裙座、支耳、鞍座和支腿）以及附 属物（例如平台、扶梯等）在内的容器重量 在操作或试验状态时容器的物料重量 耐火衬里，绝热层 由附属设备，如电动机、机械装置、其他容器和管道的重 量所引起的静止反力 移动容器正常操作中经受的动载荷 L 附属活载荷 稳态和短暂的流体冲力的影响 波浪作用引起的载荷 E 地震载荷 W 风载荷 Wpt 压力试验风载荷工况 St 雪载荷 T 自限性载荷工况（即热载荷，所施加的位移） 在设计过程中，以上载荷须按规范要求组合成各种载荷工况进行分析和评定。 Workbench 参数化功能中的多设计点功能，可以很方便的实现多载荷工况的计算和校核。 在某大型压力容器的分