基于ANSYS WORKBENCH的大型油罐吊装框架应力分析

李石峰，张 栋

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

基于ANSYS WORKBENCH的大型油罐吊装框架应力分析

李石峰，张 栋

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

使用Ansys/workbench有限元分析软件对大型油罐吊装框架进行分析计算，得出吊装框架应力、应变，对吊装框架进行优化设计。

Ansys/workbench；大型油罐；吊装框架；应力分析

吊装框架适用于只能承受竖直载荷的设备的吊装，本文中框架为矩形框架，4角设置4个吊耳与油罐吊耳竖直对正，框架设计吊重120t。

1 吊装框架应力分析

1.1 设计参数

吊装框架主管外径d=273mm，厚度t=12mm；材质：Q345D，许用应力[σ]：207MPa，（取0.6σ）；考虑综合影响系数：K= 2.0，框架竖向载荷：Fv=683.66kN。

1.2 结构模型

吊装框架按平面刚架模拟，上方4根长索具汇交于罐体重心上方即吊车吊钩位置（节点0005），锁具与框架平面角度为60°，吊装框架四角位置（节点0000，0001，0002，0003）吊索竖直向下连接油罐吊耳；

1.3 建立有限元模型

在workbench DM模块建立几何模型，框架对角线长L=167 000mm，主管外径d1=273mm，厚度t1=12mm；加强管外径d2=168mm，厚度t2=10mm，四角吊耳连接处管材d3=508mm，厚度t3=20mm；吊耳主板t4=32mm，导入engineer data材料参数为Q345D；进入Static Structural后处理模块进行网格划分，软件自动优化采用10节点四面体单元划分网格划分，划分结果为58 389单元，114013节点；如图1所示。

图1 网格划分

1.4 边界条件

在吊装过程中，吊装框架上吊耳承受斜向上60°方向拉力载荷，下吊耳承受竖直向下拉力载荷，载荷承受面为吊耳耳板孔。分析过程对框架下吊耳孔底面施加竖直位移为0约束，吊耳下吊耳孔施加竖直向下力683.66kN，吊耳上吊耳孔斜向上60°方向拉力分解后得出施加竖直向上力683.66kN，水平指向框架中心方向的力394.7kN；对环境施加标准重力加速度。

1.5 求解

进入求解器求解，得到吊装框架等效应力云图，红色为最大，蓝色为最小，应力云图如图2所示。最大应力为161MPa出现在下吊耳孔中间位置，最大总变形为6.27mm，出现在框架主管上，为弹性变形。

图2 等效应力云

1.6 应力评定

图2所示最大等效应力出现在在下吊耳孔位置为161MPa，小于所选用钢材Q345D许用应力207MPa，最大形变6.26mm为弹性形变。框架设计吊重120t满足材料强度要求。

2 结束语

通过对吊装框架进行结构建模，用Ansys Workbench进行应力计算，得出吊装框架最大应力值，安全评定后，得出采用Q345D管材制造吊装框架是可行的，为吊装框架进一步优化设计提供了参考。

[1]GB150—2011钢质压力容器[S].

[2]龚曙光.Ansys工程应用实例解析[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3]余伟炜，高炳军.ANSYS在机械与化工设备中的应用[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[4]2004 ANSYS Ine.ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide[Z]. ANSYS Ine.

华南地区醋酸市场行情动态

华南地区醋酸市场窄幅波动，主流报价在2 200～2 250元/t，场内交投氛围清淡，下游需求一般。

（摘自：中国化工信息网）

Stress Analysis of Large Oil Tank Lifting Framework Based on ANSYS WORKBENCH

Li Shi-feng，Zhang Dong

The use of finite element analysis software Ansys/workbench framework for analysis and calculation of large oil tank assembly，hoisting frame stress and strain，the hoisting frame optimization design.

ansys/workbench；large oil tank；lifting frame；stress analysis

O353.4

A

1003–6490（2016）04–0017–01

2016–04–15

李石峰（1986—），男，河北邯郸人，助理工程师，主要研究方向为大型结构物吊装。