基于有限元法的法兰工程设计软件开发

刘 翔 于洪杰 钱才富

(北京化工大学机电工程学院)

基于有限元法的法兰工程设计软件开发

刘 翔 于洪杰 钱才富

(北京化工大学机电工程学院)

为实现非标设备法兰的分析设计和优化设计，建立了整体法兰参数化有限元分析模型，根据Taylor-Waters法兰应力分析和压力容器分析设计中应力分类准则，给出了基于有限元法的法兰强度与刚度计算方法和校核判据，采用ANSYS 参数化设计语言和VB编程工具，开发了基于有限元法的法兰工程设计软件CFFEA。应用该软件对某工程中的非标设备法兰进行了优化设计，优化结果符合ASME Ⅷ-2-4.16的规定。

设备法兰 有限元法 优化设计 工程设计软件

法兰作为压力容器设备和管道的重要连接部件，广泛应用于石油、化工、能源及机械等各工业领域。目前，许多国家的法兰设计主要基于以Taylor-Waters法为基本理论的标准规范[1～5]所开发的工程设计软件。在我国工程设计中，标准法兰主要依据相应标准进行选用，如NB/T 47020～47027-2012《压力容器法兰、垫片、紧固件》[6]，非标设备法兰设计普遍采用SW6设计软件，该软件执行GB 150-2011标准。

随着有限元数值计算与计算机技术的进步与发展，有限元法为压力容器、机械设计提供了更加精确的技术手段和计算方法，也为设备法兰数值分析和优化设计提供了强有力的工具[7～10]。

为实现非标设备法兰的分析设计和优化设计，方便工程师对法兰进行直接且精确的结构设计，避免人工多次试算的复杂过程，笔者采用ANSYS 参数化设计语言与VB编程工具，开发了基于有限元分析(FEA)的工程设计软件CFFEA。……