输气管道有限元建模分析.docx

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输气管道有限元建模分析

输气管道有限元建模分析

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

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:

PreferencesfselectStructuralfOK

2.选择单元类型。

执行ANSYSMainMenufPreprocessorfElementTypef

Add/Edit/DeletefAddfselectSolidQuad8node82fapply

Add/Edit/DeletefAddfselectSolidBrick8node185fOK

Options…fselectK3:

PlanestrainfOKfClose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MainMenufPreprocessorfMaterialPropsfMaterialModelsfStructuralfLinearfElasticfIsotropic，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。

3.创建几何模型

1.选择ANSYSMainMenu:

PreprocessortModelingtCreatetKeypointstIn

ActiveCSt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）tOK

2.生成管道截面。

ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalSphericaltANSYSMainMenu:

PreprocessortModelingtCreatetLinestInActiveCoordt依次连接1,2,3,4点tOK如图4

图4

PreprocessortModelingtCreatetAreastArbitrarytByLinest依次拾取四条边tOKtANSYS命令菜单栏：

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCartesian如图5

3.拉伸成3维实体模型

PreprocessorfModelingfoperate^areas^alongnormal输入2,如图6所示

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-V»lume-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0K按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U选项，单击OK按钮。

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-0nAreas，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

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

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0K按钮。

生成如图14所示的结果

图13

3.浏览节点上的VonMises应力值。

执行MainMenu-General

Posproc-Plot

OK按钮，

图15

Results-ContourPlot-NodalSolu,弹出如图15所示对话框。

设置好后单击生成结果如图16所示。

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f/4DihedralSym”单选按钮，单击0K按钮，生成结果如图18所示。

图17

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

418E-03m，最大的应力为

所以在生产中应加强内表

通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为

994E+08Pa最小应力为257E+09P&应力在内表面比较大,面材料的强度。