高压容器由于承受较高的压力,有些情况下还同时承受较高温度,一旦失效后果十分严重。因此,高压容器的安全问题倍受科学界和工程界的关注。在常规设计中,高压容器各部件强度设计一般根据相应公式进行计算,通过取较大的安全系数来保障其安全性,因此会造成较大的材料浪费。有限元方法的引入为高压容器设计理念和设计方法的进步带来了新的契机,本文采用有限元方法,运用ANSYS12.1软件对高压容器平盖进行了分析研究,主要工作及结论如下:(1)本文以氨合成塔平盖为例,通过材料属性定义、三维有限元模型建立、划分网格、施加载荷、计算求解和结果分析,完成了氨合成塔平盖的分析设计,分析结果表明应力值较大的区域为平盖上开孔和开槽等结构不连续处,会产生较大的集中应力,多个集中应力作用在同一个平面上,会导致危险截面的形成,最先引起平盖失效。(2)分别建立了氨合成塔平盖的位移场、温度场和热—结构耦合场,通过对两种工况,即单纯机械载荷作用下和机械载荷与温度载荷共同作用下应力分布结果进行分析对比,结果表明热—结构耦合场中计算出的应力值与位移场中计算出的应力值相比较均有不同程度的增加,最大应力值增加了97%,即使这样该平盖的应力值仍然远小于设计应力强度值,说明在常规设计方法中,平盖的设计偏于安全。(3)针对上述结果分析出的不合理现象,提出了两套改进方案。方案一优化了平盖的开孔位置,通过改进前后热—结构耦合场路径计算结果的对比,得出减少危险截面上结构不连续区域可以改善平盖的受力情况。方案二在改变平盖开孔位置的基础上厚度减小55mm,重量减少12%,热—结构耦合场校核结果仍然满足强度要求,说明改进成功,体现了分析设计的优越性。