加氢反应器参数化设计与有限元分析系统的研究

摘要

加氢反应器是炼油行业中加氢装置的关键设备，其操作条件十分苛刻，通常在高温高压的环境下工作，操作中存在很大的机械应力与热应力，因此对其设计制造要求十分严格，其安全性必须得到保证。然而目前的设计和分析工作主要依靠手工完成，重复性工作量很大、效率较低。为了提高加氢反应器的设计水平和效率，本文应用有限元分析和参数化二次开发技术等现代设计理论与方法，对加氢反应器群座和接管补强结构进行了系统的研究，编制了实用的参数化设计和有限元分析软件。
　　 本系统最大的特点是对象系列化和功能多样化。本系统可以完成泡罩塔群座和浮阀塔群座的机械应力分析、温度场分析、热应力分析、综合应力分析、应力评定和优化设计。而且可以对开孔接管无补强和有补强结构进行对比分析。同时，本系统还增设了辅助设计模块。
　　 本文研究了ANSYS二次开发工具APDL与VC++的嵌套技术，对VC++调用ANSYS的方法、接口函数进行了阐述。建立了友好的人机交互界面，完成了提取界面输入的参数自动生成APDL批处理代码文件的过程，利用VC++封装自动生成的APDL命令流，并将APDL命令流文件自动读入ANSYS进行有限元分析，替代了传统的ANSYS人机交互的GUI方式，避免了建模与分析转换过程中的信息流失，大大的提高了建模和有限元分析的工作效率及可靠性。最后以接管有补强结构为例进行了系统运行演示，验证了系统的可行性与正确性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章绪论

1.1本课题的研究背景

1.2加氢反应器发展概况

1.2.1加氢反应器的工作环境

1.2.2加氢反应器的结构发展过程

1.2.3加氢反应器的国产化

1.3研究目的和意义

1.4研究内容

第二章加氢反应器参数化设计与计算机辅助设计

2.1加氢反应器参数化设计

2.1.1加氢反应器参数化设计方法

2.1.2参数化设计实现方法

2.2计算机辅助设计

2.2.1群座区辅助设计依据

2.2.2接管区辅助设计依据

2.3本章小结

第三章加氢反应器有限元分析与应力评定

3.1有限元理论介绍

3.1.1有限元的基本概念

3.1.2有限元法的一般程序结构

3.2群座区有限元分析

3.2.1群座区机械应力分析

3.2.2群座热应力分析

3.2.3群座综合应力分析

3.2.4应力评定

3.3开孔接管补强有限元分析

3.3.1开孔接管补强原理

3.3.2开孔接管补强分析

3.4本章小结

第四章系统开发涉及的关键技术

4.1优化设计技术

4.1.1优化设计理论基础

4.1.2 ANSYS优化设计过程

4.1.3群座区优化设计分析

4.2 VC++与ANSYS嵌套技术

4.2.1创建进程方法

4.2.2 VC++ 6.0与ANSYS接口函数

4.2.3 APDL批处理文本文件

4.2.4查看结果

4.3本章小结

第五章加氢反应器参数化设计与有限元分析系统开发

5.1系统需求分析

5.2系统开发环境

5.3系统界面设计

5.4系统功能介绍

5.5系统特点

5.6系统运行

5.7本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2对今后工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文