【正文】 單元屬性是指劃分網(wǎng)格以前必須指定的所分析對(duì)象的特征，這些特征包括：材料屬性、單元類型、實(shí)常數(shù)等。 ANSYS分析的基本過程ANSYS分析過程包括3個(gè)主要的步驟：前處理、加載并求解、后處理。(3)確定單元基函數(shù)：根據(jù)單元中節(jié)點(diǎn)數(shù)目及對(duì)近似解精度的要求，選擇滿足一定插值條件的插值函數(shù)作為單元基函數(shù)。圖52 三維實(shí)體的單元?jiǎng)澐帜Ｐ? 圖53 熱應(yīng)力問題(3)建立于嚴(yán)格理論基礎(chǔ)上的可靠性：因?yàn)橛糜诮⒂邢拊匠痰淖兎衷砘蚣訖?quán)余量法在數(shù)學(xué)上已證明是微分方程和邊界條件的等效積分形式，所以只要原問題的數(shù)學(xué)模型是正確的，同時(shí)用來求解有限元方程的數(shù)值算法是穩(wěn)定可靠的，則隨著單元數(shù)目的增加（即單元尺寸的縮?。┗蛘呤请S著單元自由度數(shù)的增加（即插值函數(shù)階次的提高），有限元解的近似程度不斷地被改進(jìn)。由于在聯(lián)結(jié)相鄰單元的結(jié)點(diǎn)上，場(chǎng)函數(shù)具有相同的數(shù)值，因而將它們作為數(shù)值求解的基本未知量。3）在誤差允許范圍內(nèi)，橢圓殼頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處相等，但符號(hào)相反，前者為拉應(yīng)力，后者為壓應(yīng)力。五．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表41 球形封頭的應(yīng)變記錄表點(diǎn)號(hào)片號(hào)初值1MPa2MPa3MPa4MPa5MPa11（）30635681111442（）0316810314418123（）02862911211544（）032679913417135（）037771171561976（）0418312316420847（）4003613192802391968（）75370866562758754559（）0377911214918810（）461432404365334299611（）02143698711412（）023103108165232713（）49201025829614（）05095133176221815（）0213756729116（）070147217288367表42 橢圓形封頭的應(yīng)變記錄表點(diǎn)號(hào)片號(hào)初值1MPa2MPa3MPa4MPa5MPa11（）0701382072783482（）06813720627634523（）0581141712302894（）06212418524931235（）038781151541926（）0367511014518047（）042851271682128（）0132738536459（）0468813818522810（）01427435872611（）05811517223228812（）03674120148181713（）07214521628936214（）098197295393492815（）0163547698516（）083162245328411根據(jù)公式410可計(jì)算應(yīng)力值 其中 將表4表42中數(shù)據(jù)代入式410計(jì)算得到應(yīng)力值見下表4表44.表43 球形封頭的應(yīng)力記錄表點(diǎn)號(hào)應(yīng)力符號(hào)1MPa2MPa3MPa4MPa5MPA1(x=0)2(x=40)3(x=80)4(x=110)5(x=130)6(x=150)7(x=156)8(x=)從球形封頭的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：1）在誤差允許的范圍內(nèi)，球形封頭的經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力相等，故球形封頭的受力比較均勻。0000時(shí)，則按下“粗”。容器圓筒直邊到封頭頂點(diǎn)共貼有8片應(yīng)變花?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法已有十幾種，而應(yīng)用較廣泛的有電測(cè)法和光彈法，其中前者在壓力容器應(yīng)力分析中廣泛采用。放在工作片附近以兩者處于相同的環(huán)境溫度下，以消除溫度影響的目的。7．應(yīng)變片的防潮保護(hù)為了防潮，可以涂敷各種防潮涂料。若需要加溫、加壓固化處理，可以在應(yīng)變片上放一層聚四氟乙烯塑料膜和高溫橡皮，然后施加所需壓力進(jìn)行加溫固化。(3)在應(yīng)變片上放一層透明的比應(yīng)變片略大的玻璃紙，用拇指和食指按在玻璃紙上，由應(yīng)變片引出線端向另一端擠壓，擠出氣泡和多余的膠水后按住不動(dòng)。然后測(cè)畺每個(gè)應(yīng)變片的電阻值，對(duì)同一型號(hào)、規(guī)格的應(yīng)變片按其阻值進(jìn)行分組，否則在測(cè)量時(shí)不易調(diào)平衡。下面先介紹幾種常用的粘合劑，然后再介紹常溫應(yīng)變片粘貼的一般工藝。這一現(xiàn)象稱為應(yīng)變片機(jī)械滯后。（四）應(yīng)變極限應(yīng)變片的應(yīng)變極限是指在使用溫度下，應(yīng)變片能正確反映測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的最大值。四．電阻應(yīng)變片的規(guī)格和性能電阻應(yīng)變片的規(guī)格和性能有如下幾方面；（一）幾何尺寸幾何尺寸包括敏感柵長(zhǎng)度和寬度以及基底長(zhǎng)度和寬度。(四)應(yīng)變花測(cè)量平面應(yīng)變場(chǎng)一點(diǎn)應(yīng)變狀態(tài)，需要在一點(diǎn)上粘貼兩個(gè)或三個(gè)應(yīng)變片以測(cè)出該點(diǎn)兩個(gè)或三個(gè)方向的線應(yīng)變。膠基短接式應(yīng)變片的敏感柵由于橫向短接線電阻很小，橫向應(yīng)變幾乎不引起應(yīng)變片電阻變化，因此沒有橫向效應(yīng)。圖42 電阻應(yīng)變片的形狀和結(jié)構(gòu)紙基絲繞式電阻應(yīng)變片的制造工藝簡(jiǎn)單，使用時(shí)粘貼方便，無需特殊溫度固化處理，價(jià)格便宜，是一般實(shí)驗(yàn)常用的應(yīng)變片。（三） 引出線引出線與敏感柵焊接在一起，用它來連接測(cè)量導(dǎo)線。4。為了滿足上述兩個(gè)要求，應(yīng)變片的金屬絲都做成柵狀。若使金屬電阻絲受拉伸(或壓縮)變形，則金屬絲的長(zhǎng)度、橫截面積和電阻率都將變化，金屬絲電阻值的相應(yīng)變化量由下式求得 （42）根據(jù)41式，分別求出R對(duì)、的偏導(dǎo)數(shù)并代入42式有其中又有 式中 橫向應(yīng)變電阻絲材料的橫向變形系數(shù)電阻絲徑向相對(duì)變形電阻絲軸向相對(duì)變形所以 將等式兩邊同時(shí)除以R（）得 改寫為 （43）實(shí)驗(yàn)指出，在金屬絲彈性范圍內(nèi)，是一常數(shù)，故令 （44）于是，43式可改寫為 (45)45式表明，金屬電阻絲受拉伸(或壓縮)變形時(shí)，其電阻相對(duì)變化率和金屬電阻絲的應(yīng)變成正比。所以從受力合理的觀點(diǎn)看，橢圓形封頭的值不應(yīng)超過2。（4）對(duì)于化工常用的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（即）：在橢球殼的頂點(diǎn)應(yīng)力最大，經(jīng)向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力是相等的拉應(yīng)力，(即頂點(diǎn)處：)；橢球殼頂點(diǎn)處的經(jīng)向應(yīng)力比邊緣處的經(jīng)向應(yīng)力大一倍；橢球殼頂點(diǎn)處的環(huán)向應(yīng)力和邊緣處相等，但符號(hào)相反，前者為拉應(yīng)力，后者為壓應(yīng)力。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的應(yīng)力計(jì)算圖32 橢圓形封頭實(shí)驗(yàn)裝置上圖32實(shí)驗(yàn)裝置中標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭()的厚度t=8mm , 長(zhǎng)半軸a= ,短半軸b= .與之相連的筒體內(nèi)經(jīng)為，厚度為t=8mm .封頭與筒體焊接。但在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到封頭上開孔對(duì)強(qiáng)度的削弱，封頭與筒體對(duì)焊的方便，以及為降低由于筒體和封頭的第一曲率半徑不連續(xù)所產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力，半球形封頭常和筒體取相同的厚度。 不連續(xù)應(yīng)力是由于毗鄰殼體，在連接處的薄膜變形不相等，兩殼體連接邊緣的變形受到彈性約束所致，因此對(duì)于用塑性材料制造的殼體，當(dāng)連接邊緣的局部區(qū)產(chǎn)生塑性變形，這種彈性約束就開始緩解，變形不會(huì)連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應(yīng)力也自動(dòng)限制，這種性質(zhì)稱為不連續(xù)應(yīng)力的自限性[1]。 p2圖25 連接邊緣的變形 在內(nèi)壓作用下的半球殼和圓柱殼連接邊緣處沿平行圓切開，兩殼體各自的薄膜變形如圖25（b）所示。② 不連續(xù)分析的基本方法 組合殼的不連續(xù)應(yīng)力可以根據(jù)一般殼體理論計(jì)算，但較復(fù)雜。聯(lián)合使用有力矩理論和無力矩理論，解決了大量的薄殼問題。D 工程上常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其；此時(shí)的數(shù)值在頂點(diǎn)處和赤道處大小相等但符號(hào)相反，即頂點(diǎn)處為，赤道上為，而恒為拉伸應(yīng)力，在頂點(diǎn)處達(dá)最大值為。③ 橢球形封頭 橢球形殼體由四分之一橢圓曲線作為母線繞一固定軸回轉(zhuǎn)而成，它的應(yīng)力同樣可以用式（23）和(24)計(jì)算。在圖21(a)中，過mm’作一與殼體正交的圓錐面mDm’,并取截面以下部分容器作為分離體，如圖22所示圖22 部分容器靜力分析在容器mOm’區(qū)域上，任作兩個(gè)相鄰且都與殼體正交的圓錐面。因?yàn)檩S對(duì)稱，、不隨變化，在截面ab和cd上的值相等。（2）光彈性法是一種光學(xué)的應(yīng)力測(cè)量方法。（1）電測(cè)法金屬電阻絲承受拉伸或壓縮變形時(shí)，電阻也將發(fā)生改變。與此同時(shí)，把用連續(xù)形式描述的邊界條件看著是只需在邊界上若干個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)遵守的條件。 數(shù)值方法（1）差分法除了采用解析方法求精確解外，用變分方法可求出級(jí)數(shù)解，另一個(gè)重要方面就是用數(shù)值方法求取近似數(shù)值解。 解析方法（1） 精確解在解決彈性力學(xué)問題時(shí)，通常是已知：①結(jié)構(gòu)的形狀與幾何尺寸；②材料常數(shù)，如彈性模量、泊松比、屈服極限等；③外載荷：內(nèi)壓力、表面力、體積力、溫度載荷等；④結(jié)構(gòu)的約束情況，有了這些條件，從理論上講，就可以用彈性力學(xué)方法，通過平衡方法、幾何方程、物理方程、變形協(xié)調(diào)方程及邊界條件求得問題解答，這個(gè)解也是問題的精確解。應(yīng)用：常用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋。如下圖（c）所示，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)蝶形封頭。球形封頭單位容積的表面積小，在直徑、壁厚和工作壓力相同的條件下應(yīng)力最小，兩向薄膜應(yīng)力相等，而且沿經(jīng)線是均勻分布的。采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的分類方法。(4)按安全技術(shù)管理分類 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)或使用狀況，還不能綜合反映壓力容器面臨的整體危害水平。④儲(chǔ)存壓力容器(代號(hào)C，其中球罐代號(hào)B) 主要是用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計(jì)壓力(p)大小分為四個(gè)壓力等級(jí)，具體劃分如下：低壓(代號(hào)L)容器； 中壓(代號(hào)M)容器 ； 高壓(代號(hào)H)容器 ；超高壓(代號(hào)U)容器；外壓容器中，當(dāng)容器的內(nèi)壓力小于一個(gè)絕對(duì)大氣壓(約0．1MPa)時(shí)又稱為真空容器?？扇?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物遇著明火能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆炸時(shí)的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。所謂最高容許濃度是指從醫(yī)學(xué)水平上，認(rèn)為對(duì)人體不會(huì)發(fā)生危害作用的最高濃度，以每立方米的空氣中含毒物的毫克數(shù)來表示，單位是。危害程度愈高，壓力容器材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和管理的要求也愈高。密封裝置又可分解為密封件和承力件，密封件的作用是通過變形堵塞泄漏通道；承力件主要用于提供初始密封所需的預(yù)緊力，承受壓力、溫度等載荷產(chǎn)生的作用力。目前應(yīng)力分析方法有解析方法、數(shù)值方法、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力方法。球形封頭與橢球形封頭應(yīng)力測(cè)定及分析畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒 論 1 壓力容器的總體結(jié)構(gòu) 1 壓力容器基本組成 1 壓力容器零部件間的焊接 2 壓力容器分類 3 3 4 6 應(yīng)力分析方法 8 解析方法 8 數(shù)值方法 9 實(shí)驗(yàn)應(yīng)力方法 10 第二章 壓力容器的應(yīng)力分析 11 無力矩理論的基本方程 11 無力矩理論的應(yīng)用 13 回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)效應(yīng) 16 第三章 用解析法分析封頭應(yīng)力 19 19 球形封頭應(yīng)力計(jì)算 19 球形封頭的應(yīng)力分析 20 21 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的應(yīng)力計(jì)算 21 22 第四章 用實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行應(yīng)力分析 24 電測(cè)法 24 電阻應(yīng)變片 24 電阻應(yīng)變儀 32 封頭內(nèi)壓應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn) 34 第五章 用有限元法進(jìn)行應(yīng)力分析 40 ANSYS理論基礎(chǔ)（有限元法）簡(jiǎn)介 40 有限元法的基本思想 40 有限元法的特點(diǎn) 41 42 ANSYS分析的基本過程 42 前處理 42 加載并求解 43 后處理 43 封頭與筒體的應(yīng)力分析