摘要：本文阐述了有限元在压力容器设计的现状，对有限元分析设计法基本步骤进行说明，做出有限元在压力容器设计中的应用及未来前景分析，希望对我国压力容器设计发展有所帮助。
关键词：有限元分析设计法；压力容器设计；应用现状和展望
压力容器在多个领域具有重要的地位，比如医药行业、化工石油行业，这些钢业的压力容器都具有相对复杂的结构。压力容器在设置中需要减少在设计开孔后压力容器强度减弱的情况，压力容器在实际使用过程中会遇到腐蚀、易燃、有毒物质等，这都会导致压力容器出现故障，因此需要减少损失，减少对人们人身财产的威胁。随着经济社会的不断发展，人们越来越关注安全性能，而压力容器在现代社会中占据越来越重要的地位，压力容器在设计时要关注安全、环保、经济性。压力容器如果出现失效的情况，可能会出现刚度、强度、稳定、密封无效等情况，这都会导致受压元件出现失效的状况，影响压力容器的质量。压力容器设计中主要分为两种形式，一种是常规设计，设计要注意弹性失效的情况，另一种是分析设计，主要是根据应力分析压力容器的情况，更加注意设计精度、创新弹性应力评定等方式。
一、有限元在压力容器设计的现状
随着经济社会的不断发展，人们对压力容器的要求也越来越高，有限元在设计中需要根据稳定性的压力容器设计优化目标。压力容器在设计中要考虑安全因素，运用弹性变形理论，减少成本损失。压力容器越来越呈现出趋势化、规模化的程度，这就需要运用其他设计方法，减少材料的浪费。压力容器在设计中需要关注材料的节约性，采用合适的数据分析方法，进一步提高压力容器的设计优化。压力容器设计中需要用确定的参数作为定值分析，并且利用有限元分析软件确定各项参数值，有限元分析法主要是用计算机为技术手段，将压力容器设计中各项受力元素进行拆解，分割为多个节点进行相互关联的单元，再将各节点转化为数学模型，进行程度应力、应变数据计算，以此确保有限元分析法在现代机械、化工等多个领域。有限元方法逐步成为相对成熟的技术压力容器的方法，在设计中需要对工程元件进行数据优化。有限元方法利用数值技术将计算结构作为模型的变量，在设计中需要进行不断的迭代处理，对各项压力容器参数进行变量分析。优化设计中确定有限元方法的变量、约束条件、目标函数等，将各项数据进行参数设计，利用有限元分析软件进行强度设计、稳定性设计、疲劳寿命设计，这都可以在结构中不断进行创新处理，并且采用合适的压力容器设计方案。
压力容器在设计中采用先进的技术手段，促进研发设计的发展，采用新型的技术设计方案，增大设计的经济效益，缩短开发设计周期，提高市场中的占有率，并且提高市场竞争力。有限元分析法主要涉及技术辅助分析和机械设计优化，这两种方法都可以实现建筑、化工、机械领域的发展，实现压力容器的集成化分析。有限元分析可以实现压力容器创造独一无二的设计方案，采用优质的设计有助于提高压力容器结构创新，实现非标压力容器的创新设计。
二、有限元分析设计法基本步骤
压力容器在设计中采用有限元设计方案，在设计中采用有限元分析法主要可以实现两种优化，一种是零阶方法，一种是一阶方法，这两种方法都可以实现压力容器设计优化。零阶方法可以调整设计变量的数值，实现数据的有效处理，一阶方法主要根据目标函数对设计变量的敏感程度，采用多项迭代的方式。有限元分析法可以实现数据优化，选择合适的单元模型、确定材料特性参数、确定分析类型，确定分析类型的数据变量因素，建立合适的参数程序和数据库，实现参数的取值。有限元分析系统可以实现前后数据处理模块，有效对数据进行处理和建模，同时利用计算机手段减少等待时间，从有限元分析法构建模型后仅仅需要十几分钟就可以构建10万方程，减少人的工作量，有助于解放人的剩余劳动力。
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有限元分析法可以实现压力容器大开孔、多接管设计问题，压力容器在设计中存在工艺和结构之间的障碍，这就需要根据压力容器的形状和受力状况，减少对压力容器不连续外形的影响。压力容器在设计中需要采用有限元分析法，通过建立单元库、材料模型、求解器等问题，实现压力容器难题的解决。有限元分析法可以解决大型压力容器设计对材料造成浪费的问题，压力容器设计需要考虑安全因素，注意对压力容器材料的保障，关注压力容器设计符合安全、环保、经济的情况，增加经济效益。压力容器存在设计复杂的情况，有限元分析法需要工程设计敏捷、快速的操作工程设计软件，并且在压力容器设计中运用多项分析设计方法。减少因压力容器生产条件影响检测因素的情况，压力容器需要进行焊接、腐蚀处理，这都会导致生产中的温度、压力、流体等因素的影响，造成压力容器设计不准确的情况。压力容器中运用有限元分析法，采用单元大小与计算优化方式进行函数的计算处理。有限元分析法利用计算机技术手段，在设计中采用单元库、材料模型等方式，实现对数据设计的优化。压力容器在设计中采用有限元方法软件可以有效提高准确性、节省时间。
三、有限元在压力容器设计中的应用及未来前景
有限元分析法可以实现压力容器设计，有限元分析法利用数据处理和课程设计可以减少计算的次数。压力容器的安全性对现代社会具有重要的地位，加强对于压力容器的受力位置监控，增强学生对压力容器设计的理解，提高有限元压力容器设计优化，助力未来压力容器设计应用。压力容器在设计中可以用大数据进行数据整理，降低材料的损耗状况，提高容器的安全性能，在一定程度运用有限元法对压力容器进行检验，可以实现压力容器在生产制造中对精确度的检测，提供压力容器的安全性能。有限元分析法随着计算机技术的普及，逐步在现代社会中占据重要的地位。
压力容器在有限元分析法设计中需要构建合适的数据模型，采用合适的实体单元，通过过滤器的内部和内压荷载的情况，实现平衡载荷的压力容器设计方法，在优化中关注优化模型，实现设计循环的优化，实现设计变量的迭代处理，实现目标数据值优化。有限元分析法在设计中采用结构处外倒角半径与原设计值的变化程度，同时对内倒角的数据进行完善，改善结构参数的数值，提高压力容器的使用寿命。有限元方法在进行压力容器设计中需要关注目标压力容器的安全性，在使用材料不变的情况下，对压力容器的应力强度进行优化，提高压力容器的安全性能，延长压力容器的使用寿命。有限元方法在压力容器优化中可以选择合适的数据条件，减少对设计数据的影响，对压力容器中的各项变量参数进行定量、定性的分析，查看不同情况下的数据对压力容器中的影响。
四、总结
在我国经济快速发展的同时，人们越来越关注安全性，压力容器在设计优化中也需要不断关注安全性能的提高。有限元方法可以提升压力容器设计优化，根据压力容器结构特点，对设计方案进行强度评定和疲劳寿命的计算，在一定程度提高压力容器设计的安全性能，参照国内外先进的压力容器设计方法，结合我国压力容器现实状况，创造出符合我国特点的有限元分析法的压力容器设计优化方案，助力我国压力容器设计发展。
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论文作者:陈广祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
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