基于ANSYS冷高压分离器结构优化设计

对冷高压分离器球形封头与筒体连接区建立了基于分析设计的优化数学模型,利用有限元程序ANSYS提供的参数化设计语言APDL及优化模块OPT,建立了参数化有限元分析模型并进行了优化计算,实现了压力容器不连续区分析设计意义上的优化设计。

《化工装备技术》 3卷第 2期 2 1第 1 00年

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基于 A S S冷高压分离器结构优化设计 NY 秦增伟 (辽河石油勘探局油田建设工程一公司金属结构安装工程公司 )

摘

要

对冷高压分离器球形封头与筒体连接区建立了基于分析设计的优化数学模型，利用

有限元程序 A S S提供的参数化设计语言 A D NY P L及优化模块 o r F,建立了参数化有限元分析模型并进行了优化计算，实现了压力容器不连续区分析设计意义上的优化设计。 关键词冷高压分离器不连续区 A S S优化设计 NY冷高压分离器已经被广泛地应用于国内外加氢 t

压力容器

裂化装置中。冷高压分离器上一般都采用半球形封头 (图 1所示 )由于半球形封头受力均匀，所如。以封头厚度与相连筒体的厚度相差比较大。因此，

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筒体与封头之间必然存在过渡区域，通常采用锥形过渡段进行连接¨。而锥形过渡段则通过削薄筒 J 体端部的方法获得。由于结构不连续，使得该过渡区域成为高压容器的高应力区之一。利用 A S N YS的有限元参数化建模以及优化模块可以对压力容器类似不连续区进行应力分析及优化设计，使不连续区的应力水平达到最低。而评判不连续应力水平时

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引入分析设计中应力评定的观点，则可以实现基于 分析设计的结构优化。 1 A YS优化理论 NS

f ( )进行优化分析。 5

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有限元数值计算技术与优化技术相结合的 A . N

图 1裂化反应产物冷高压分离器

SS Y优化设计，主要依靠其参数化设计语言 A D PL ( N Y aa tc D s n L n u g )优化模块 A S S P rme i ei a g ae及 r g O F O t zt nT os来实现。 F ( pi ai ol) mi o 主要步骤如下：

( )查看设计序列结果。 6 应该指出的是，实现上述有限元数值计算与优化相结合的一体化设计的关键在于第一步。从模型建立到网格划分，从边界条件的施加到求解，从应力分析路径选定到各类应力数据提取以及各应力水

( )生成循

环所用的分析文件。该文件必须包 1括整个分析的过程，而且必须包含参数化建立模型、求解及提取状态函数变量和目标函数变量几

项。进入 O T P,指定分析文件。 ( )声明优化变量。 2 ( )选择优化工具或优化方法。 3 ( )指定优化循环控制方式。 4 秦增伟，男，18 9 0年 1月生，工程师。盘锦市，14 2。 2 10

平系数的计算，都必须完全参数化，只有完全参数化的分析文件才能与优化相结合。而建立完全参数化分析文件的关键则在于灵活使用 A S S程序提 NY供的选择集命令与数据库参数化提取命令』 4。