ansys有限元分析作业经典案例.docx

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ansys有限元分析作业经典案例

宁波理工学院

有限元分析作业

作业名称输气管道有限元建模分析

姓名陈腾飞

学号3070611062

班级07机制

（2）班

题目描述：

输气管道的有限元建模与分析

计算分析模型如图1所示

管道材料参数：

弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。

图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）

题目分析：

由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。

然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。

此外，需注意分析过程中的单位统一。

操作步骤

1.定义工作文件名和工作标题

1.定义工作文件名。

执行UtilityMenu-File→ChangJobname-3070611062，单击OK按钮。

2.定义工作标题。

执行UtilityMenu-File→ChangeTile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。

3.更改目录。

执行UtilityMenu-File→changetheworkingdirectory–D/chen

2.定义单元类型和材料属性

1.设置计算类型

ANSYSMainMenu:

Preferences→selectStructural→OK

2.选择单元类型。

执行ANSYSMainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad8node82→apply

Add/Edit/Delete→Add→selectSolidBrick8node185→OK

Options…→selectK3:

Planestrain→OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。

图2

3.设置材料属性。

执行MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。

图3

3.创建几何模型

1.选择ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：

input:

1（0.3,0）,2（0.5,0）,3（0,0.5）,4（0,0.3）→OK

2.生成管道截面。

ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalSpherical→ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK如图4

图4

Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCartesian如图5

图5

3.拉伸成3维实体模型

Preprocessor→Modeling→operate→areas→alongnormal输入2，如图6所示

图6

4.生成有限元网格

Preprocessor→Meshing→MeshTool→VolumesMesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元。

执行MainMenu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Volume-Free，弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK按钮。

生成的网格如图7所示。

图7

5.施加载荷并求解

1.施加约束条件。

执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“UY”选项，单击OK按钮。

图8

同理，执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“UX”选项，单击OK按钮。

2.施加载荷。

执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Pressure-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出如图10所示对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK按钮。

如图9所示。

生成结构如图10

图9

图10

3.求解。

执行MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS，弹出一个提示框。

浏览后执行file-close，单击OK按钮开始求解运算。

出现一个【Solutionisdone】对话框是单击close按钮完成求解运算。

6.显示结果

1.显示变形形状。

执行MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-DeformedShape，弹出如图11所示的对话框。

选择“Def+underformed”单选按钮，单击OK按钮。

生成结果如图12所示。

图11

图12

2.列出节点的结果。

执行MainMenu-GeneralPosproc-ListResults-NodalSolution，弹出如图13所示的对话框。

设置好后点击OK按钮。

生成如图14所示的结果

图13

图14

3.浏览节点上的VonMises应力值。

执行MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu，弹出如图15所示对话框。

设置好后单击OK按钮，生成结果如图16所示。

图15

图16

7.以扩展方式显示计算结果

1.设置扩展模式。

执行UtilityMenu-Plotctrls-Style-SymmetryExpansion，弹出如图17所示对话框。

选中“1/4DihedralSym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图18所示。

图17

图18

2.以等值线方式显示。

执行UtilityMenu-Plotctrls-DeviceOptions，弹出如图19所示对话框，生成结果如图20所示。

图19

图20

结果分析

通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为418E-03m，最大的应力为994E+08Pa,最小应力为257E+09Pa。

应力在内表面比较大，所以在生产中应加强内表面材料的强度。