由于各种工艺和结构上的要求,常常需要在压力容器上开孔接管,这样不可避免的要在各类压力容器的外壁上开设各样的孔,不规则形状及非标压力容器的开孔设计及强度校核超出了一般设计规范的适用范围,只能依靠经验或者是实验研究来得出结论,所以设备的可靠性和安全性往往得不到保证。近些年来以有限单元法为手段而进行的应力分析设计逐渐成为了一种很好的设计方法,在产品的结构设计,成本节约、周期缩短等方面效果十分显著,近十多年来为广大设计工作者所青睐。本文遵循分析设计方法的原则(弹性应力分析和塑性失效准则),采用三维实体有限元方法,先在SolidWorks平台下建立好带接管法兰并开椭圆形孔的方形容器三维有限元模型,导入到ANSYS软件中,设定好与实际工况相接近的边界条件,再施加以给定的载荷,进行静力学分析,将各种载荷作用下产生的弹性应力分别计算出来,然后根据塑性失效准则对弹性应力进行分类,并采用不同的准则加以限制,再对各类应力进行评定。本文以工程实践中承受内压作用的方形容器开椭圆形孔为课题背景,对单组和多组在不同外加力和力矩作用下开椭圆孔的方形容器接管区,进行了应力分析和强度设计,旨在为产品设计提供有效的参考依据。大开孔接管区的局部会产生很高的应力,使用有限元方法设计,更偏于安全和可靠。文中进行了一系列弹性应力分析,确定了应力分布特点,得出了一些一般性的结论。全文通过计算分析得出了上述重要区域的应力分布图,使工程人员对这些区域结构的强度有了更好的把握,使今后所设计的结构更趋于安全性,同时也更加经济,从而指导生产实践,并在实践中检验结构的合理性。最后,在确定容器的强度满足设计条件之后,计算得知容器尚有较多强度裕量,文中提出了优化设计方案,采用WorkBench中的优化模块对方形容器的壁厚做了参数化设置,得出了目标函数对设计点的响应关系,并采用了其中的轻量化设计,使容器的整体质量降低了22.3%。