第 56 卷第 6 期2019 年 12 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPING V ol. 56 No. 6Dec. 2019
基于ANSYS Workbench的大直径薄壁容器
自动牙刷赵博文
（中国化学赛鼎宁波工程有限公司，浙江 宁波 351040）
摘 要：利用ANSYS Workbench 对某在建工程项目的大型料仓吊耳设计进行了有限元分析， 建立了大直径薄壁容器吊耳设计的一般方法，并结合吊装实践证明了该分析方法的正确性，随后通过该方法对影响吊耳设计相关参数进行了讨论，结果表明增大吊耳直径可较显著提高吊耳强度，并分析了相关利弊，指出需要同时考虑垫板厚度和管轴厚度来增加吊耳的强度和刚度水平。关键词：ANSYS Workbench ；有限元分析；大直径；薄壁容器；吊耳 中图分类号：TQ 050.3；TH
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设备hca2122 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2019）06-0011-006收稿日期：
2019-08-27作者简介：
赵博文（1987—），男，工程师，硕士。主要从事化工装备及热电厂设计及项目管理工作。
随着现代化工业的发展，化工装备逐渐趋于大型化、重型化，其体积和质量变得越来越大。 这些大型设备如何能够安全、高效地安装，成了工程上一个非常重要的问题[1]。而一个好的吊装方案关系到工程项目的经济性和安全性，相应的吊耳设计是吊装方案首要考虑的设计因素。通常由于管轴式吊耳具有便于制造安装、承载负荷大、拴挂机索具方便等特点，大型立式设备的主吊耳多采用该种形式的吊耳，本文也着重讨论此类吊耳的相关设计[1]。管轴式吊耳结构设计一般参考HG / T 21574—2008 《化工设备吊耳及工程技术要求》 中的有关吊耳结构形式。标准中给出的管式吊耳设置处设备最小壁厚条件在实际中常常不能满足，且给出的设备直径最大为 6 000 mm ，标准增加管式吊耳设置处加厚段的设计条款，主要是为了防止吊装过程中吊耳设置处筒体内的局部应力对设备本体造成损坏[2-3]。但是对于大直径的设备，如一些催化裂化装置再生器、产品料仓、油品储罐等，容器的筒体直径可达十多米，重量达到上百吨，特别当容器是薄壁结构时，吊装过程中可能造成筒体整体的塑性变形，且在吊耳处引起很大的局部应力和局部变形，过大的设备可能造成设备永久性的凸起，从而造成设备损伤[4]。因此吊装工艺设计时，必须进行严格的应力的计算，根据设备自身的特点，确定吊装工艺，设计合格的吊耳数量和结构形式[1]
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电火花笔在实际工程设计过程中，一般采用材料力学的方法对吊耳的强度进行校核[5]。该方法将吊耳简化成一个悬臂梁，在起吊载荷的作用下进行强度计算。然而材料力学理论是在一系列的假设条件下成立的，有一定的适用条件 （如细长梁、忽略剪切应力的影响等）。对于大型设备的轴式吊耳来说，当其直径大于吊耳的长度时，若简化成悬臂梁处理，进行计算会有一定的误差。并且对于吊耳设计比较复杂时，往往无法满足计算精度要求，使计算结果误差较大。基于ANSYS Workbench 的有限元计算方法能够较好模拟实际吊装工况，得到越来越广泛的应用[6-7]。本文以某在建工程项目中的料仓吊装为例，介绍有限元方法在大直径薄壁容器中的吊耳设计与应用，之后在此基础上进行了管轴吊耳设计中相关尺寸参数对吊耳性能的影响。
1 吊装模型及计算
该料仓由于制造条件限制，只能分段制造，分段吊装。料仓分筒体及锥顶一部分，裙座和下锥体一部分（以下简称锥段），裙座厚度为20 mm 。由于篇幅有限，仅对料仓锥段吊耳设计进行分析，筒体
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