目录前言 (3)1 设计参数 (4)1.1 基本设计参数 (4)1.2 设备简图 (5)1.3 管口载荷参数 (6)1.4 主要材料参数 (7)2 分析步骤 (7)2.1 主体受压元件 (8)2.2 上封头组件 (9)2.3 下锥壳组件 (16)2.4 容器法兰 (21)3 分析结果及应力评定 (23)3.1 上封头组件 (23)3.2 下锥壳组件 (28)4 疲劳评定 (32)4.1 交变载荷状态下应力分布云图 (32)4.2 疲劳评定 (34)5 结论 (36)前言本分析报告仅适用于xxxx，分析采用ANSYS软件，材料、应力分类及评定按JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》（2005年确认）执行。

本分析报告中所有分析模型均取自“XXX”施工图（图号：XXXX）。

模型结构为连续结构，要求模型中所对应的焊接接头结构为全熔透结构形式。

说明：1、风载荷及地震载荷引起的应力强度变化很小，可不考虑；2、S IV应由操作载荷计算得到，本分析报告按设计载荷计算求得，结果偏于保守（安全）；3、S IV控制值3S m t中的S m t应取工作载荷中最高、最低温度下的平均值，本分析报告中S m t按设计温度下取值，结果偏于保守（安全）;4、筒体和椭圆封头厚度在2.1节按JB4732第7章的公式计算，所以在应力分析部分S I值不必再评定；5、水压试验时容器任何点的液柱静压力未超过试验压力的6%，该容器可不进行水压试验时的强度校核；水压试验次数（20次）远小于正常操作时的设计循环次数（4.4×106），因此可省略水压试验的疲劳分析评定。

1 设计参数1.1 基本设计参数疲劳设计工况：本设备操作过程存在压力循环波动，工作压力在0～2.14 MPa之间交变循环，设计使用年限为20年，年交变次数为2.2×105次，设计循环次数为4.4×106次；工作温度无交变循环。

1.2 设备简图1.3 管口载荷参数1.4 主要材料参数2 分析步骤●根据设备的基本结构及设计参数，按JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》的相关内容进行计算，确定壳体的厚度。

●根据结构、材料、载荷的特点，合理简化结构，建立各分析部位的几何模型。

●选用ANSYS中相应的计算单元，并对材料赋予相应的材料特性参数，形成有限元模型。

●在有限元模型上按各设计工况分别施加载荷和约束边界条件，求解得出分析结果。

●根据分析结果，分别在各分析结构的相应部位设置应力线性化的路径。

按JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》的相关规定进行应力强度评定及疲劳评定。

2.1 主体受压元件设备壳体（筒体、上封头）按JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》进行计算，确定壳体的厚度。

对于上封头上的各管口、设备法兰、锥壳及锥壳上的管口均采用ANSYS 软件进行详细的应力分析及评定。

2.1.1 上封头上封头为标准椭圆形封头，根据标准中7.6.3节，按图7-1中参数为 rDi=0.17，确定，根据ct mP KS = 2.691.0×173 =0.016，可查得 δRi = 0.0097，标准椭圆封头的 Ri =0.9Di =0.9×1600 =1440 mm ，则封头的计算厚度：δ=0.0097×1440 ＝13.968mm ，综合考虑疲劳载荷工况、开孔补强及腐蚀裕量等因素，最终上封头名义厚度取为38 mm ，封头成形后最小厚度为33.44 mm 。

2.1.2 筒体筒体的计算厚度按标准中式(7-1)计算如下： δ＝2c t m cP DiKS P ＝ 2.69×16002×1.0×183-2.69 ＝11.85 mm 综合疲劳载荷工况及腐蚀裕量等因素，最终筒体名义厚度取为28 mm 。

2.1.3 锥壳考虑疲劳载荷工况、开孔补强及腐蚀裕量等因素，取锥壳成形后最小厚度为36mm ，在后续的分析中，将对锥壳进行详细的校核。

以上各式中：Pc ——计算压力，取等于设计压力为2.69 MPa ； Di —— 壳体内径，Di=1600 mm ； δ —— 壳体计算厚度， mm ；K —— 载荷组合系数，对于设计工况取为1.0；tmS —— 设计应力强度， MPa 。

2.2 上封头组件2.2.1 计算模型图1. 上封头A、V1、V2管口模型图2. 上封头A、P管口模型2.2.2 边界条件及加载（用于强度评定）2.2.2.1 上封头A、V1、V2管口a. 边界筒体横截面施加轴向和环向约束。

b. 加载i. 筒体、封头及管口受内压表面施加计算压力P c=2.69 MPa；ii. 管口A、V1、V2的管口端面施加内压产生的等效面力及管口载荷，管口载荷数据见“1.2管口载荷参数”。

图3. 上封头A、V1、V2管口模型边界条件及加载2.2.2.2 上封头A 、P 管口a. 边界子模型截取面施加面对称边界约束。

b. 预紧工况加载i. 管口P 凸缘螺栓作用面施加载荷W=310000 N 注1，垫片有效作用面施加载荷W=310000 N 。

c. 设计工况加载i. 筒体、封头及管口受内压表面施加计算压力P c =2.69 MPa ；ii. 管口A 端面施加内压产生的等效面力(因管口A 的管口载荷引起对管口P 部位的影响可忽略不计，此处不再对管口A 各管口载荷工况进行分析)。

iii. 管口P 凸缘螺栓作用面施加内压及垫片压力的平衡力W m1=330247N ，垫片有效作用面施加载荷W g =304159 N ；注:1. 设定管口P 凸缘用单个螺栓的最大预紧载荷为38750 N ，参照“Pressure VesselDesign Manual ”（3thEdition ）中P61页内容，设计工况时产生的螺栓轴向均匀拉伸应力为：222/41/t 38750182.0(d /2)(d /2)c g g b b b gB B G P A E l A E n πσππ+=+=拉 MPa该应力小于螺栓的许用应力（S m =199 MPa ），设定的单个螺栓的最大预紧载荷合理，因此按该预紧载荷进行凸缘预紧工况和设计工况的模型加载计算。

上式中各符号参见“4.2.2”节；预紧工况设计工况图4. 上封头A、P管口模型边界条件及加载2.2.3 边界条件及加载（用于疲劳评定）2.2.3.1 上封头A、V1、V2管口a. 边界筒体横截面施加轴向和环向约束。

b. 加载i. 筒体、封头及管口受内压表面施加工作压力P w=2.14 MPa；ii. 管口A、V1、V2的管口端面施加内压产生的等效面力。

图5. 上封头A、V1、V2管口模型边界条件及加载2.2.3.2 上封头A、P管口a. 边界子模型截取面施加面对称边界约束。

b. 预紧工况加载i. 管口P凸缘螺栓作用面施加载荷W=310000 N，垫片有效作用面施加载荷W=310000 N。

c. 操作工况加载i.筒体、封头及管口受内压表面施加工作压力P w=2.14见注MPa；ii. 管口P凸缘螺栓作用面施加内压及垫片压力的平衡力W m1=326179 N，垫片有效作用面施加载荷W g=305425 N；iii. 管口A的接管端面施加内压产生的等效面力。

d. 运行载荷步计算见注注：本设备工作压力在0～2.14 MPa之间交变循环，可仅设置两个载荷步进行计算，载荷步一为预紧工况，载荷步二为工作压力P w=2.14MPa的操作工况。

预紧工况操作工况图6. 上封头A、P管口模型边界条件及加载2.3 下锥壳组件2.3.1 计算模型图7. 下锥壳B、C、D管口模型2.3.2 边界条件及加载（用于强度评定）a. 边界筒体横截面施加轴向和环向约束。

b. 预紧工况加载i. 管口C 凸缘螺栓作用面施加载荷W=1360000 N 注1，垫片有效作用面施加载荷W= 1360000 N ；c. 设计工况加载i. 筒体、锥壳及管口受内压表面施加计算压力P c =2.69 MPa ；ii. 管口C 凸缘螺栓作用面施加内压及垫片压力的平衡力W m1=1541261 N ，垫片有效作用面施加载荷W g =1267933 N ；iii. 管口B 和管口D 的管口端面施加内压产生的等效面力及管口载荷注2。

注:1. 设定管口C 凸缘单个螺栓的最大预紧载荷为85000 N ，参照“Pressure VesselDesign Manual ”（3thEdition ）中P61页内容，设计工况时产生的螺栓轴向均匀拉伸应力为：222/41/t 85000181.5(d /2)(d /2)c g g b b b gB B G P A E l A E n πσππ+=+=拉 该应力小于螺栓的许用应力（S m =199 MPa ），设定的单个螺栓的最大预紧载荷合理，因此按该预紧载荷进行凸缘预紧工况和设计工况的模型加载计算。

上式中各符号参见“4.2.2”节；2. 管口载荷数据见“1.2管口载荷参数”。

图8. 下锥壳B、C、D管口模型边界条件及加载(预紧)图9. 下锥壳B、C、D管口模型边界条件及加载(设计)2.3.3 边界条件及加载（用于疲劳评定）a. 边界筒体横截面施加轴向和环向约束。

b. 预紧工况加载i. 管口C凸缘螺栓作用面施加载荷W=1360000 N，垫片有效作用面施加载荷W=1360000 N；c. 操作工况加载i. 筒体、锥壳及管口受内压表面施加工作压力P w=2.14见注MPa；ii. 管口C凸缘螺栓作用面施加内压及垫片压力的平衡力W m1=1505173N，垫片有效作用面施加载荷W g=1287730 N；iii. 管口B和管口D的接管端面施加内压产生的等效面力。

d. 运行载荷步计算见注预紧工况操作工况图10. 下锥壳B、C、D管口模型边界条件及加载2.4 容器法兰2.4.1 计算模型图11. 容器法兰模型应力分析报告STRESS ANALYSIS REPORT 版次：0第22页共36页2.4.2 边界条件及加载（用于疲劳评定）（容器法兰强度及刚度计算按GB150-2011，采用SW6软件，见常规计算书）a. 边界子模型截取面施加面对称边界约束。

b. 加载预紧状态：螺栓施加预紧载荷F=125000 N(见“4.2.2节”)，确保垫片压紧力FG及操作状态垫片残余压紧力FP符合按JB4732附录D的规定；操作状态：受内压表面施加工作压力P w=2.14 MPa；图12. 容器法兰模型边界条件及加载3 分析结果及应力评定3.1 上封头组件3.1.1 设计载荷状态下应力分布云图（用于强度评定）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_OPE1,V2_OPE1）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_OPE2,V2_OPE2）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_OPE3,V2_OPE3）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_OPE4,V2_OPE4）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_SUS,V2_SUS）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_OPE4,V2_无）上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图（A_无,V2_OPE3）图13. 上封头A、V1、V2管口模型应力分布云图图14. 上封头P管口模型应力分布云图（预紧）图15. 上封头P管口模型应力分布云图（操作）3.1.2 上封头组件路径线性化及应力评定上封头组件各材料（钢板、锻件）的设计应力强度最小值为tS＝166 MPa。