ANSYS大作业管道受压.docx

1、ANSYS大作业管道受压输气管内部受压模型ANSYS分析班 级： 车辆096班 姓 名： 钱满年 学 号： 200904142 时 间： 2012年12月 1、题目说明及分析有一输气管道，管道内径为1200mm，外径为1600mm，其横断截面结构如图1所示，输送气体压强为0.5MPa，分析管壁的应力场分布。管道材料弹性模量为260GPa，泊松比为0.26. 图1 输气管道横截面结构示意图（mm）分析：管道沿长度方向尺寸较大，一般应远大于管道直径，该问题属于平面应变问题，可取其横截面的1/4建立有限元分析模型进行求解。2、创建几何模型（1）选择Main MenuPreprocessorModel

2、ingCreateAreasCirclePartial -Annulus命令，出现Part Annular Circle(创建圆环面)对话框。（2）在Rad-1文本框里输入0.6，在Theta-1文本框里输入0，在Rad-2文本框里输入0.8，在Theta-2文本框里输入90，如图2所示。（3）单击OK按钮，关闭Part Annular Circle对话框。屏幕上生成如图3所示几何模型。 图2 图3 几何模型3、定义单元类型（1）选择Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框。（2）单击Add按钮，

3、出现Library of Element Type对话框。（3） 在Library of Element Type对话框的第一个列表框中选择Structural Solid，在第二个列表框中选择Quad 8node82，在Element type reference number文本框中输入1.（4）单击OK按钮，关闭Library of Element Type对话框。（5）单击Element Type对话框上的Option按钮，出现PLANE82Element type options对话框。在Element behaviorK3下拉列表框中选择Plane Strain如图4所示，单击OK

4、按钮关闭对话框。（6）单击Close，关闭Element Type对话框。 图4 图54、定义材料性能参数（1）选择Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models命令，出现Define Material Model Behavior窗口。（2）在Material Models Available一栏中单击Structural选项，单击Linear选项，单击Elastic选项，单击Isotropic选项，最后出现Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框。（3）在EX文本框里输入材料

5、的弹性模量2.6E11，在PRXY文本框里输入材料的泊松比0.26，如图5所示，然后单击OK关闭该对话框。（4）关闭Define Material Model Behavior窗口，并点击SAVE DB按钮，保存上述步骤。5、划分网格（1）选择Utility MenuPlotCtrlsNumbering命令，在弹出窗口中选择LINE Line numbers复选框，使其从Off变为On，单击OK关闭对话框，在图中显示线段编号。（2）选择Main Menu Preprocessor Meshing Size CntrlsManual SizeLinesPicked Lines命令，出现Eleme

6、nt Size on Picked Lines对话框。（3）用鼠标在屏幕上选取编号为2、4的线段，单击OK，出现Element Sizes on Picked Lines（单元尺寸大小）对话框。（4）在NDIV NO.of element division文本框中输入4，如图6所示，单击OK关闭对话框。 图6（5）重复上述步骤（2），（3）选取1、3线段，在NDIV NO.of element division文本框中输入24，完成线段划分。（6）选择Main MenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree命令，出现Mesh Areas对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为

7、建成的的面，单击OK按钮，关闭对话框后生成有限元模型如图7所示。图7 有限元模型划分网格显示（7）点击SAVE DB按钮，保存上述步骤。6、加载求解（1）选择Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis命令，出现New Analysis对话框。（2）选中static单选按钮，单击OK。（3）选择Utility MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框。在第一个下拉列表框中选择Lines，在第二个下拉列表框中选择By Num/Pick，在第三选项组中选择From Full单选按钮。（4）单击OK按钮，出现Selec

8、t lines对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为2的线段，单击OK。（5）选择Utility MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框。在第一个下拉列表框中选择Nodes，在第二个下拉列表框中选择Attached to，在第三选项组中选择Lines，all单选按钮，在第四选项组中选择From Full单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。（6）选择Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes命令，出现Apply U，ROT on Nodes对话框。单击Pick All按钮，

9、出现Apply U，ROT on Nodes对话框。在Lab2 DOFs to be constrained列表框中选择UX，在Apply as下拉列表中选择Constant value，在VALUE Displacement value文本框中输入0，如图8所示，单击OK按钮关闭该对话框。图8（7）重复步骤（3），单击OK按钮，出现Select lines对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为4的线段，单击OK。（8）重复步骤（5），重复步骤（6），在Lab2 DOFs to be constrained列表框中选择UY，取消UX，其他步骤和（6）一致。（9）重复步骤（3），单击OK按钮，出现Se

10、lect lines对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为3的线段，单击OK。（10）重复步骤（5），选择Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Nodes命令，出现Apply PRES on nodes对话框。（11）单击其上的Pick All按钮，出现Apply PRES on nodes对话框。 (12) 在【SF】Apply PRES on nodes as a下拉列表框中选择Constant value，在VALUE Load PRES value 文本框中输入5E5，如图9，单击OK关闭对话框。图9（13）选择Util

11、ity MenuPlotElement命令，屏幕上显示施加位移约束和面力载荷后的结果，如图10所示。图10 施加约束及载荷（14）选择Main MenuSolutionSolveCurrent LS命令，出现Solve Current Load Step对话框，同时出现STATUS Command窗口，关闭窗口。（15）单击Solve Current Load Step对话框OK按钮，ANSYS开始求解计算，结束时，关闭Note提示框。（16）点击SAVE DB按钮，保存上述步骤。7、查看计算结果（1） 选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContou

12、r PlotNodal Solu命令出现Contour Nodal Solution Data对话框。（2） 选择Nodal SolutionDOF solutionDisplacement vector sum,如图11所示。单击Apply按钮，屏幕上将显示合位移场分布，如图12所示。（3） 重新在Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal SolutionStressX-direction SX，单击Apply按钮，屏幕上将显示X方向的应力场分布，如图13所示。（4） 同上，选择Y-direction SY,将得到Y方向的应力场分布，如图14所示。（5）

13、在Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution StressVon Mises SEQV，单击Apply按钮，屏幕上将显示等效应力场分布，如图15所示。（6） 在Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal SolutionTotal Mechanical StrainVon Mises EPTOEQV，单击OK关闭对话框，屏幕上将显示等效应变场分布，如图16所示。图11图12 合位移场分布图13 X方向应力场分布图14 Y方向应力场分布图15 等效应力场分布图16 等效应变场分布8、结论（1）由图12、图15,、图16看出，管道内壁受压，应力及应变分布内壁最大，内部向外逐渐减小，外壁最小。（2）由图13、图14看出，在X或Y方向应力分布最大在X（Y）径向方向，最小在Y(X)径向方向，在X、Y方向90度范围内逐渐过渡减小。