由于壓力容器在各行各業(yè)中應用越來越廣泛，作用越來越突出，為了滿足壓力容器的制造和使用要求，對設(shè)計的要求也越來越高。作為壓力容器的設(shè)計，不但要掌握相關(guān)專業(yè)知識，根據(jù)有關(guān)標準和要求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度、剛度等方面的計算，而且需要對壓力容器的受力、結(jié)構(gòu)尺寸、材料等進行優(yōu)化處理，以滿足壓力容器設(shè)計的合理性和經(jīng)濟性。
而壓力容器的強度計算是一項極為繁瑣的工作，需要在相關(guān)標準的基礎(chǔ)上對壓力容器的應力進行計算、判斷并規(guī)范，最終形成壓力容器的存檔資料。這往往會占用大量的人力、物力及時間。因此.開發(fā)并應用一些設(shè)計軟件，對提高壓力容器設(shè)計工作效率和設(shè)計質(zhì)量，研制性能更優(yōu)越的壓力容器是一件非常有意義的工作。
幾十年來，國內(nèi)外許多公司和機構(gòu)(國內(nèi)：全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站、甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司、大連理工大學、北京大學等。國外：德國的ASKA、英國的PAFEC、法國的SYSTUS、美國的ABAQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COS MOS、ELAS、MARC、CODEWARE、Bentley和STARDYNE 等公司)進行了壓力容器軟件的開發(fā)。
經(jīng)學者專家們的努力，目前已開發(fā)出許多優(yōu)秀的設(shè)計軟件，如SW6 - 2011 過程設(shè)備強度計算軟件包、LANSYS壓力容器強度設(shè)計軟件、TANK 儲罐設(shè)計軟件、CAESARII管道應力分析軟件， Pvelite &.Code Calc、COMPRESS、AutoPipe Vessel(MicoroProtol)、VVD壓力容器整體及零部件分析設(shè)計軟件、MT-EXC H 管殼式換熱器分析設(shè)計軟件、NozzlePro 管嘴有限元分析軟件、FE/ PIPE 有限元方法壓力容器及管道應力分析軟件以及FEPG、JlGFFX、HAJIF、ANSYS、ABAQUS、ADINA、DYNA3D、NASTRAN、ASKA、ALGOR、BEASY、AFEMS、PAFEC、SYSTUS 等有限元分析設(shè)計軟件。
下面就國內(nèi)常用的幾種軟件進行簡單的介紹。
SW6-2011 是全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站開發(fā)的化工設(shè)備設(shè)計軟件，該軟件是基于Windows、WORD中文版的壓力容器設(shè)計工具軟件。同LANSYS 相比， SW6-2011 提供了用戶自定義數(shù)據(jù)庫和自動形成規(guī)范化格式、加入封面、頁碼及圖形等的中英文計算書的功能。
它不僅可以進行設(shè)備整體的計算，也可以進行單個零部件的計算，另外，它還能計算一些GB/T 150、GB/T 151 未列入的壓力元件。它主要包含了GB/T 150.1 ~ 150.4《壓力容器》、GB/T 151-2014 《熱交換器》、NB/T 47041-2014 《塔式容器》、NB/T 47042-2014 《臥式容器》、GB/T 12337-2014《鋼制球形儲罐》等，主要對如下幾方面進行計算。
①受壓元件：如筒體、封頭、法蘭和開孔補強等。
②臥式容器：包括筒體、封頭、設(shè)備法蘭、開孔補強及鞍座等。
③立式容器：包括筒體、封頭、夾套、開孔補強、設(shè)備法蘭及攪拌軸等。
④固定管板換熱器：包括殼程圓筒、管程圓筒、管箱法蘭和管板等。
⑤浮頭式及填料函式換熱器：包括浮頭蓋、鉤圈、筒體、前(后)端管箱、筒體法蘭、前(后)端管箱法蘭、管板及開孔補強等。
⑥U形管式換熱器：包括筒體、前(后)端管箱、筒體法蘭、前(后)端管箱法蘭、管板及開孔補強等。
⑦高壓設(shè)備：包括單層圓筒、多層包扎式圓筒、熱套筒體、高壓設(shè)備的封頭(包括球形、平蓋、鍛制緊縮口以及卡箍、金屬平墊、橢圓墊、八角墊和雙錐密封等) 。
③ 塔設(shè)備：包括板式塔、填料塔、塔板與填料混合內(nèi)件的等截面或變截面塔以及基礎(chǔ)環(huán)板固定在框架結(jié)構(gòu)上的塔等。
⑨ 球形儲罐：包括球殼板、支柱、地腳螺栓、拉桿、銷子、支柱底板、耳順及翼板等。
⑩非圓形容器：包括矩形、帶圓角矩形、長圓形、橢圓形截面容器的殼體、支撐板及加強件等。
⑾零部件：包括無墊片法蘭(或墊片反力可忽略不計)、卡箍連接密封、彎頭、三通、斜接管、帶法蘭凸形封頭等。
⑿局部應力：包含了美國焊接研究會WRC-107 公報1979 版和WRC-297 公報1987 版的全部內(nèi)容，包括柱殼、球亮、橢圓封頭或碟形封頭等在外載荷作用下所產(chǎn)生的最大表面應力和最大薄膜應力等。
LANSYS 是藍森石化技術(shù)有限公司開發(fā)的一套設(shè)計軟件，它按GB/T 150.1 ~ 150.4、GB/T 151 、GB/T 16749 、GB/T 12337、NB/T 47041、NB/T 47042、HG / T 20569 及有關(guān)基礎(chǔ)標準進行編制，在尊重原標準及行業(yè)習慣的原則下進行了合理的分類， 80 多種零件項(計算項)歸納為殼與封頭、平蓋與法蘭、換熱器零件、非圓形截面容器、筒體端部五類，設(shè)備類包括換熱器、臥式容器、直立容器、球形儲罐、攪拌器等幾大類。
LANSYS 以用戶為中心運作。用戶選擇需要的設(shè)備，并可添加零件，更可以由用戶組合零件建立自己的設(shè)備，甚至零件名稱也可由用戶命名。
LANSYS 強大的及時計算功能，加上數(shù)據(jù)輸入、圖形提示、計算結(jié)果同頁集成，用戶所見即所得，甚至重要的中間數(shù)據(jù)也能及時看到，直觀高效。
帶頁標簽的工作簿式設(shè)計，使計算項之間的切換準確快捷，如同翻看設(shè)計書一樣，而且計算項計算通過后頁標簽圖標將由紅色變?yōu)榫G色。
輸入數(shù)據(jù)缺省值設(shè)置、標準元件數(shù)據(jù)套用功能(如法蘭、型鋼) ，不僅降低了用戶工作強度，也為用戶提供了參考數(shù)據(jù)。
LANSYS 自動產(chǎn)生規(guī)范化格式、加入封面、目錄及圖形公式甚至表格的設(shè)計計算書，方便用戶存檔。
LANSYS 具有強大的項目文件組織管理功能，如多文檔功能、復制粘貼功能、排序刪除功能等。項目文件包括計算內(nèi)容、計算模式、輸入輸出數(shù)據(jù)及報告，這些內(nèi)容均由LANSYS自主管理，無需第三方軟件支持，文件非常小，通常只有10KB 左右。LANSYS 合乎標準的專業(yè)糾錯提示，使用戶的疏漏減為最少，如管板管孔數(shù)太多，LANSYS 也能提示糾錯。
設(shè)備項目中各計算項的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱直徑、壓力試驗類型四項數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，一經(jīng)修改，相關(guān)計算項全部動態(tài)產(chǎn)生計算結(jié)果，自動找出計算項中試驗壓力最小值作為設(shè)備試驗壓力。
詳實的LANSYS 幫助，盡可能引用標準原文原圖，用戶在得到準確幫助的同時，又能熟悉標準本身。
材料錄入與管理功能，使用戶可以方便地使用標準以外的材料。
LANSYS 于1999 年7 月順利通過了全國壓力容器標準化技術(shù)委員會計算機應用分技術(shù)委員會的測試評審，評審認為LANSYS 采用先進的軟件編程技術(shù)，在軟件界面的友好性、操作方便性、外部材料數(shù)據(jù)庫建立及標準零件數(shù)據(jù)庫和計算文檔管理等方面具有自己的特色，在國內(nèi)同類軟件中具有先進水平。
有限元程序自動生成系統(tǒng)FEPG CFinite Element Program Generator) 為有限元分析和計算機輔助工程分析CCAE) 軟件平臺。
用戶只需輸入有限元方法所需的各種表達式和公式，即可由FEPG 自動產(chǎn)生所需的全部有限元計算的、源程序、包括單元子程序、算法程序等，免去了大量繁瑣的有限元編程工作，保證了程序的正確性和統(tǒng)一性。
FEPG 采用元件化的程序設(shè)計方法和人工智能技術(shù)，根據(jù)有限元方法統(tǒng)一的數(shù)學原理及其內(nèi)在規(guī)律，以類似于數(shù)學公式推理的方式，由微分方程表達式和算法表達式自動產(chǎn)生有限元源程序。
FEPG 適用于求解各種領(lǐng)域的各種工程與學科的有限元問題，突破了目前通用有限元程序只能用于特定領(lǐng)域和特定問題的限制，廣泛應用于石油化工、機械制造、能源、汽車交通、鐵道、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、航空航天、日用家電等工業(yè)部門，尤其適合于各類學科的科學研究和高校的有限元教學。
FEPG 分為單機版和網(wǎng)絡版，單機版依次為FEPG l.0、FEPG2.0、FEPG2.2、F EPG3.0、FEPG4.0、FEPG4.2; 網(wǎng)絡版依次為IFEPG4.0、IFEPG4.2 0基于FEPG 開發(fā)的壓力容器分析系統(tǒng)VAS2.0 軟件。
目前包含的結(jié)構(gòu)有軸對稱部件(有無中心孔接管的各類封頭、裙座與柱殼、夾套容器、膨脹節(jié)等) 和三維部件（有偏心開孔接管的各類封頭、柱殼開孔接管、球形儲罐(有托板結(jié)構(gòu)、翻邊結(jié)構(gòu)或U 形柱結(jié)構(gòu))、有無中心開孔結(jié)構(gòu)的管版、帶法蘭的平封頭、橢圓封頭、三維膨脹節(jié)等），其進行計算的內(nèi)容有線彈性材料的機械靜力計算、溫度場計算和熱應力計算、按應力分類進行應力評定、疲勞分析等。
ANSYS 軟件是第一個通過ISO 9001 質(zhì)量認證的大型分析設(shè)計類軟件，是美國機械工程師協(xié)會(ASME)、美國核安全局(NQA) 及近20 種專業(yè)技術(shù)協(xié)會認證的標準分析軟件。
在國內(nèi)第一個通過了中同壓力容器標準化技術(shù)委員會認證并在國務院17 個部委推廣使用?，F(xiàn)在有多家壓力容器設(shè)計單位采用ANSYS 有限元分析軟件進行壓力容器的設(shè)計。
ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場、聲場和耦合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS 公司開發(fā)，它能與多數(shù)CAD 軟件接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共草和交換，如Pro / Engin eer、UG、SolidWorks、NASTRAN、A l ogor、CATTA J -DEAS、AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級CAE 工具之一。ANSYS 有限元分析軟件可進行設(shè)備的整體或零部件的分析計算。
ANSYS 軟件主要包括三個部分：前處理模塊、分析計算模塊和后處理模塊。
前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)將劃分工具， 用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。
分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析(可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。
后處理模塊可將計算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部) 等圖形方式顯示出來，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。
軟件提供了100 種以上的單元類型，用來模擬工程巾的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上。它不僅可以用來進行壓力容器設(shè)計的應力分析和疲勞分析，而且能夠進行壓力容器的優(yōu)化設(shè)計，在各種壓力容器設(shè)計軟件中占有極其重要的地位。
ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料。作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。
ABAQUS 為用戶提供了廣泛的功能，且使用起來又非常簡單。大量的復雜問題可以通過選項塊的不同組合很容易的模擬出來。例如，對于復雜多構(gòu)件問題的模擬是通過把定義每一構(gòu)件的幾何尺寸的選項塊與相應的材料性質(zhì)選項塊結(jié)合起來。在大部分模擬中，甚至高度非線性問題，用戶只需提供一些工程數(shù)據(jù)，像結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料性質(zhì)、邊界條件及載荷工況。在一個非線性分析中， ABAQUS 能自動選擇相應載荷增量和收斂限度。他不僅能夠選擇合適參數(shù)，而且能連續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)以保證在分析過程中有效地得到精確解。用戶通過準確的定義參數(shù)就能很好的控制數(shù)值計算結(jié)果。
ABAQUS 有兩個主求解器模塊— ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。ABAQUS 還包含一個全面支持求解器的圖形用戶界面，即人機交互前后處理模塊 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS 對某些特殊問題還提供了專用模塊來加以解決。
ABAQUS 被廣泛地認為是功能最強的有限元軟件，可以分析復雜的固體力學結(jié)構(gòu)力學系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復雜的問題和模擬高度非線性問題。 ABAQUS 不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。?
ABAQUS 的系統(tǒng)級分析的特點相對于其他的分析軟件來說是獨一無二的。由于 ABAQUS 優(yōu)秀的分析能力和模擬復雜系統(tǒng)的可靠性使得 ABAQUS 被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。ABAQUS 產(chǎn)品在大量的高科技產(chǎn)品研究中都發(fā)揮著巨大的作用。
Pvelite & Code Calc 壓力容器整體及零部件分析設(shè)計軟件主要用來進行從最基本到非常復雜的臥式和立式壓力容器、換熱器的整體及零部件的設(shè)計。該軟件錄入了3600 多種材料的性能數(shù)據(jù).井提供自選單位、自定義材料和動態(tài)跟蹤等功能。
其狀態(tài)欄可顯示指定元件的厚度、垂直高度、最大工作壓力等。它覆蓋了ASME 第VIII卷(ASME VIII - l、ASME VIII - 2)、BS5500、UBC、NBC、ANSI B16.5、TEMA、WRC-107 號公告等，具有強大的設(shè)計和分析能力。
Pvelite &.Code Calc 主要對如下幾方面進行計算。
① 臥式和立式壓力容器整體分析\'及設(shè)計。
② 臥式和立式壓力容器零部件的分析及設(shè)計。
③ 換熱器零部件：包括殼體、封頭、浮頭、開口、法蘭、管板、連接件、各種支撐方式、脹節(jié)分析及設(shè)計。
④矩形和其他非圓形容器等分析及設(shè)計。
⑤球形儲罐的整體分析及設(shè)計。
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COMPRESS是CodeWare公司旗下主打產(chǎn)品，主要用于ASME VIII-1，VIII-2的強度計算。COMPRESS相比其它同類軟件其缺點是只能按ASME標準計算，其優(yōu)點是界面非常友好，模型效果非常逼真，這一點上不論是PVELITE,VVD,AUTOPIPE VESSEL都只能自嘆不如。
浙公網(wǎng)安備33060402001998號