基于ANSYSWorkbench的长管拖车气瓶有限元分析胡克勤
基于ANSYS Workbench发动机连杆有限元分析
基于ANSYS Workbench发动机连杆有限元分析
颜腾峰;程仙国
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2016(000)006
【摘要】利用ANSYS Workbench对捷达汽车发动机连杆在工作过程中受的拉力和压力进行有限元分析计算,得到该发动机连杆在受拉和受压时最大主应力、最大切应力以及最危险位置,为汽车连杆设计与优化、强度校核等提供理论依据.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】颜腾峰;程仙国
【作者单位】宁波工程学院,浙江宁波315336;宁波工程学院,浙江宁波315336【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.基于ANSYS Workbench的发动机连杆疲劳强度分析 [J], 朱荣福;赵卿峰;王辉
2.基于ADAMS和ANSYS/Workbench的发动机连杆联合仿真 [J], 赵渊;段昌生;张业宏;么跃轩;孙玉坤
3.基于ANSYS WORKBENCH的发动机连杆有限元分析 [J], 杨国旗;虞彪
4.基于ANSYS Workbench的发动机连杆优化设计 [J], 谢一荣;徐滕岗;朱建军
5.基于ANSYS workbench的发动机连杆力学性能及模态分析 [J], 张德虎;刘爽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS Workbench的牵引车后桥桥壳动态特性分析
前言
驱动桥作为汽车动力总成系统和承载系统的重要组成部 分，在整车行驶过程中，桥壳始终承受复杂的交变载荷[1]。 驱动桥是汽车振动噪声的主要来源之一，其振动噪声水平对 评价汽车舒适性起着至关重要的作用，对驱动桥桥壳进行模 态分析，判断其在使用过程中是否会发生共振，有助于识别
作者简介：保万全（1991-），男，本科，就职于一汽解放商用车开 发院，主要从事汽车传动系统台架试验、试验方法分析与优化等研 究。
123
汽车实用技术
模型进行了简化，简化桥壳中受力小且又不容易引起形状变 化的结构[2]，对焊接部位进行了模拟填充，以提高网格划分 质量，在 Creo 中建立的后桥桥壳物理模型如图 1 所示。
图 1 后桥桥壳模型 1.2 桥壳有限元模型生成
后桥桥壳有限元模型是由 Creo 中建立的物理模型导入 Workbench 生成的，导入物理模型后对其进行了必要的检查 和修改，主要是为了防止模型失真和再次简化模型，删除了 油位孔、放油孔、通气塞、部分圆角和倒角等。在网格划分 时桥壳本体、加强圈、后盖和轴头以六面体网格为主、支架 以四面体网格为主，这样既能节省运算时间又能保证计算精 度。后桥桥壳有限元模型如图 2 所示，其材料属性定义如表 1 所示。
式中：{θ0}为各节点振幅向量；ω 为固有频率；φ 为相 位角。
当结构发生无外界激励的振动时，结构的频率方程为： （3）
利用 Workbench 中的模态分析模块对模拟实车约束下的 后桥桥壳有限元模型进行求解，得到后桥桥壳的前 6 阶桥壳 模态固有频率直方图如图 3 所示，前 6 阶桥壳模态振型图如 图 4 所示。
Abstract: Taking the rear-axle housing of tractor vehicle as the research object, the dynamic characteristics of the rear-axle housing are analyzed. The results show that all the natural frequencies of the rear-axle housing are above 318.22Hz, much higher than the excitation frequency of the road surface, so the uneven road surface will not cause resonance of the rear-axle housing. By comparing the results of finite element analysis, theoretical calculation and road test, the meshing self-excitation of the rear-axle will cause the resonance of the rear-axle housing, so abnormal structural noise will be generated in the resonance frequency range. Keywords: The rear-axle housing; Resonance frequency; Model analysis; Harmonic response analysis; Vehicle road test CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)18-123-04
基于ANSYS+Workbench的精冲模有限元分析与优化
Huazhong University of Science &Technology Wuhan 430074, P. R. China June, 2007
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要
精密冲裁是在普通冲裁工艺基础上发展起来的一种先进的精密加工方法。它甚 至可以取代扁平类零件的切削加工，具有优质、高效、低耗、面广的特点。但是， 精冲模具结构复杂，有多项载荷作用，仅凭经验设计模具往往会导致两大问题：一 是产品质量不合格；二是模具寿命低。因此，使用有限元软件分析和优化精冲模具， 提高模具使用寿命成为一项紧迫的任务。 本文综述了精密冲裁技术的国内外研究现状以及发展趋势，介绍了精密冲裁的 原理及 ANSYS Workbench 软件的特点，采用有限元法计算分析了 Z1 后齿板和棘轮 两副典型模具，得出了模具主要零部件的应力及变形图及其最大等效应力出现的位 置，结合实际工艺分析了最大等效应力出现不同位置的原因。研究了 ANSYS Workbench 的接触设置在分析过程中的重要性及难点， 总结了各个零部件间的接触类 型，为同类模具的有限元分析提供了有效的方法。 本文采用变分技术快速优化单个模具零部件，总结了利用该技术优化的方法， 探索了利用实验设计技术优化复杂装配体。以零件的主要结构尺寸为设计变量，以 零件的应力、变形为目标函数，对其进行优化设计。通过优化分析，可以达到在相 同作用力及边界条件下零件变形降低、应力变小的双重效果。
基于ANSYS Workbench的简式汽车起重机优化设计
基于ANSYS Workbench的简式汽车起重机优化设计
王佳怡;廉哲满
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】采用Pro/E软件建立了汽车起重机的三维模型,通过ANSYS Workbench 软件建立了装配体的有限元模型,对汽车起重机结构的强度、刚度进行了有限元分析,并对起重机结构进行了优化设计.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】王佳怡;廉哲满
【作者单位】延边大学机械工程学科,吉林延吉133002
【正文语种】中文
【中图分类】TH218
【相关文献】
1.基于ANSYS Workbench 的穿戴式外骨骼髋关节横梁优化设计 [J], 李美成;陈岱民
2.基于ANSYS Workbench的汽车起重机吊臂截面优化设计 [J], 岳俊泽;周利东;崔庆佳
3.基于ANSYS Workbench的机械式超声波混合器共振劈优化设计 [J], 李麒;赵欣悦;赵寒涛
4.基于ANSYS Workbench的汽车起重机吊钩总成有限元分析 [J], 朱节宏
5.基于ANSYS Workbench的自走式农机底盘的优化设计 [J], 吕莹;李华;冯金龙;李志伟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYSWorkbench_省略_半挂车车轴的强度分析及其优化设计_袁素粉
汽
限所对应的负荷为垂直弯曲失效负荷 P n，额定轴
负荷为厂定最大轴载质量对应的负荷 130 kN，由
车
于力与应力成正比，所以
K n = P n / P = σ s / σ max， σ s = 580 MPa， σ max = 163.29 MPa， 据公式得 K n = 3.55。 对于厂家关心的圆角处的抗弯曲后备系数
供了依据。
改变前
改变后
参考文献
倒角大小 /mm
6
7
［1］JAMES M. PILCH（美），等.使用有限元分析以改善重载
厚度/mm
7
11
总的应力 /MPa
169.05
173.56
总的应变 /mm
2.855 7
2.802 8
北
圆角处应力 /MPa
150.94
144.20
圆角处应变 /mm
1.535 4
垂直弯曲静强度：垂直弯曲失效（断裂或严 重塑性变形）后备系数 K n≥ 6；
垂直弯曲静强度试验评价指标为 K n=Pn/P
其中，K n 为垂直弯曲破坏后备系数，K n>6 时 为合格；P n 为垂直弯曲破坏载荷；P 为满载轴荷。 此时认为屈服极限所对应的负荷为垂直弯曲失
2 . 2 车轴的垂直弯曲静强度 求解所得各点 Mises 应力云图如图 5 所示。 载荷施加处只是模拟车轴的受力，分析时比
（武汉理工大学汽车工程学院，现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430070）
摘 要：有限元分析和优化设计是现代汽车零部件设计的两种主要方法。文中在 Pro/E 中对 D13F101 型半挂车车
轴建立三维模型，应用 Ansys Workbench 软件进行有限元分析，得出半轴应力、变形的分布情况，然后根据分析的结果在 Ansys Workbench 下进行优化设计，得到了最优方案，为车轴设计提供了依据。
基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告
基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对排气管的模态进行分析,计算出排气管的固有频率和振型。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为排气管的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如图1所示为简单排气管模型，包含三段尾管模型，采用Workbench软件建立几何模型，模型尺寸自行定义，尺寸定义要符合实际，并分析三段尾管的自由模态，不同尾管之间采用绑定接触连接，每段尾管的材料均为不锈钢。
图1 排气管三、有限元建模首先进行几何模型建立，先建立中间断尾管的几何模型，排气管建立面体模型即可，首先建立线体截面，然后通过旋转生成几何实体。
旋转草绘面，并进行对称，最终建立中间段尾管几何模型。
再建立第三段尾管模型，首先建立端部直径为50mm的圆，并拉伸16mm，再在距离该圆端部15mm位置建立基准平面，并建立直径为40mm的草绘图，并拉伸80mm通过融合功能，连接直径50mm和40mm的两个圆的端面将上图最右端的圆环面绕距离Y轴200mm的中心轴旋转20°，随后拉伸180mm，最终几何模型如下所示：同理再建立第一段尾管，并对几何过度位置进行适当倒角，最终排气管模型如下图所示：如图 2所示，采用材料默认的结构钢材料即可，材料的杨氏模量为2e11Pa，泊松比为0.3，密度7850kg/m3，三个部件材料均为结构钢。
图 2 材料定义对排气管模型进行网格划分，网格尺寸设置为4mm，网格模型如下所示，自由模态分析不需要施加任何载荷。
图8 网格模型四、有限元计算结果模态分析是研究结构动力特性一种方法，一般应用在工程振动领域。
其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
分析这些模态参数的过程称为模态分析模态分析的作用，往往是为了能够知道所分析结构的模态频率、模态振型等结果。
ANSYS-WORKBENCH全船结构有限元分析流程
一、建立有限元模型与ANSYS经典版相比，WORKBENCH的操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能化，更容易上手。
但作为一个专注于有限元分析的软件，其日渐强大的建模模块(Geometry)对建立复杂的船体曲面仍显得力不从心。
因此需要在其他建模软件(笔者使用了SolidWorks)中建立船体实体模型后导入WORKBENCH中，完成随后的建模和分析工作。
鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间，本文采用概念建模(Concept)的方法将船体板定义为无厚度的壳体(SurfaceBody)，将船体骨架定义为线体(Line Body)，壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元(Shell)和梁单元(Beam)。
1.导入实体模型可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入WORKBENCH的ProjectSchematic(项目概图)窗口，如图1所示。
还可双击启动Geometry模块后，在其File菜单中选择导入命令，导入后的模型如图2所示。
模型已冻结，分为船体和上层建筑两部分，船首指向X轴正向，船体上方指向Z轴正向。
坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。
图2导入后的模型2.生成舷墙(1)在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch)，进入绘制草图模式。
点击“TreeOutline”→“Sketching”，沿甲板边线位置绘制一条曲线。
返回模型模式，点击“Sketching”→“Modeling”→“Extrude”，生成一个SurfaceBody。
(2)沿甲板将船体分开，点击“Create”→“Slice”，在“DetailView”窗口“SliceType”选项中选择“SlicebySurface”项，“TargetFace”选择上一步生成的SurfaceBody，“Slice Targets”选项中选“SelectedBodies”，点选船体结构→“Apply”→“Generate”，原来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图3所示。
基于ANSYS Workbench的汽车排气系统静力分析
Ｓｔａｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ
汽 车 排 气 系 统 在 汽 车 使 用 过 程 中主 要 受 到 发 动 机 振 动 引起 的对排气系统的作用力 、汽车车身颠簸 引起 的对排气 系统 的作 用 力 、 排 出 的 废 气 引 起 的 对 排 气 管 的作 用 力 等 ］。在 进 行 排 气 系 统 的 设 计 时 。 为 了 使 排 气 系 统 能 够 适 应 运 行 过 程 的 载 荷 要 求 ．常常要对汽车排气系统进行静力分析和动态特性分 析 】。
利 用 三 维 建 模 软 件 ．对 某 一 车 辆 的 排 气 系 统 进 行 了 实 体 建 模 。并且将其保 存为 ＡＮＡＳＹＳ的 Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ模式 ，在 ＡＳＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中对 排 气 系统 进 行 了 网 格 划 分 以及 静 力 分 析 。 这 些 分 析 可 为 汽 车 排 气 系 统 的 设 计 提 供 一 定 的 依 据 。
系 统 的翻 边 工艺 。 （２） 氧 传 感 器 安 装 孔 等 位 置 忽 略 。 （３） 排 气 系 统 的 壁 厚 被 设 置 为 定 值 ， 以 方 便 网格 划 分 与
计 算 。 （４）通过 ＣＡＴＩＡ零件 设计建模 绘 制的排 气系 统三维 几何
模 型 如 图 １所 示 。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ；ＦＥＭ ；Ｓｔａｔｉｃ ａｎａｌ｝ ｓｉｓ
基于ANSYSWorkbench的斗轮堆取料机关键零部件的有限元分析优化
基于ANS Y S W orkbench的斗轮堆取料机关键零部件的有限元分析优化中国华电工程(集团)有限公司物料输送技术上海中心叶 阜 张宝国 张起伟 韩刚华 摘 要:论述了在ANSYSWorkbench环境下对斗轮堆取料机关键零部件参数化建模后有限元分析的基本原理,研究了有限元分析的方法,实践了门座架有限元分析优化的整个过程,并针对分析过程中容易出现的问题提出了有效的解决方法,讨论了在ANSYSWorkbench环境下对所设计产品的零部件进行有限元应力及变形分析,有效地解决了传统设计中产品开发周期长、设计结果偏于保守、工作效率低等问题。
关键词:ANSYSWorkbench;斗轮堆取料机;有限元分析;优化设计Abstract:The paper expounds the basic p rinci p le and method of finite ele ment analysis of para metric model of key parts in bucket-wheel stacker&reclai m er based on ANSYSWorkbench,It als o puts for ward the s oluti on t o p r oble m s the p r ocess of finite ele ment analysis and op ti m izati on design of the portal,and conducts the stress and def or mati on finite ele2 ment analysis under ANSYS Workbench envir on ment1This way can serve t o shorten the design ti m e,make design more p recise and enhance design efficiency1Keywords:ANSYS Workbench;bucket-wheel stacker&reclai m er;finite ele ment analysis;op ti m izati on design 在目前日益激烈的市场竞争环境下,如何提高斗轮堆取料机的性能,同时降低成本成为业内各企业亟待解决的问题。
基于ANSYS Workbench的某卡车车架轻量化设计
基于ANSYS Workbench的某卡车车架轻量化设计作者：黄立君万明军高志刚来源：《科技风》2021年第19期關键词：轻量化设计;有限元分析;卡车车架;静力分析车架作为车辆的主要承载部件，一直以来是车辆轻量化的主要目标之一。
但在车辆行驶过程中车架受力十分复杂，在经过轻量化设计之后必须保证其仍然具有足够的强度以及刚度。
王霄峰等人介绍了车架的具体理论与设计方法，如车架性能、参数设定、刚度强度的运算方式及载荷的确定等，为车架的设计提供了最基本的研究方案。
近年来由于对节能减排的要求越来越高，不少学者对汽车轻量化进行研究。
马迅、盛勇以车架总体积最小为目标函数对车架进行弯曲、扭转刚度和一阶扭转频率等综合性能方面优化，减重12.5%。
杜发荣利用HyperWorks软件对高速发动机活塞进行拓扑优化，在满足活塞裙部变形稳定性的条件下，减重30%。
盛建、戴作强对纯电动客车车架进行参数优化及静力学分析，表面在保证车架整体性能的前提下，车架质量降低5%，力学性能得到较大程度提升。
于志新、曹全德对车架进行自由模态分析和静力分析基础上对车架进行尺寸优化，使得车架结构性能明提高，刚度提高8%。
本文利用AN-SYS Workbench对某卡车车架进行静态分析，根据分析结果对车架进行拓扑优化减少车架重量的同时仍然使得车架满足强度与刚度的要求。
1车架有限元模型的建立本文以某卡车的车架为研究对象，该卡车的车架为边梁式车架，用SolidWorks建立车架的三维模型，三维模型建立过程中忽略圆角和小孔特征以及不重要区域和细小结构，其余部分对车架进行1：1建模，将建立好的三维模型导入到ANSYS Workbench中建立车架的有限元模型，如图1所示。
该车架全长4050mm，车架第1根横梁与第2根横梁相距895mm，第2根横梁与第3根横梁相距600mm，第3根横梁与第4根横梁相距880mm，第4根横梁与第5根横梁水平间距为490mm，第5根横梁与第6根横梁相距1010mm，车架前段宽400mm，尾端宽1000mm。
基于ANSYS高空作业车吊臂结构的有限元分析
内容摘要城市化建设的飞速发展，城市的高层建筑群越来越多，对适合于此类建筑物施工的高空作业车设备需求量与日俱增。
作业臂是高空作业平台的重要承载部件之一，也是整机结构强度相对薄弱的部分，其力学性能对机械的正常运转有直接影响，为了保证工作人员高空作业时的人身安全，其作业臂有着严格的设计要求。
针对此问题，在对其结构进行详细分析的基础上，可以利用ANSYS软件与CAD软件的数据交换功能，将AutoCAD软件中建立的作业臂的三维几何模型导入ANSYS中, 选择solid92实体单元，利用ANSYS强大的网格划分功能，分析作业臂的结构和受载特点，建立有限元模型进行作业臂结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点得应力分布及变形，找出结构设计中的不合理因素，对作业臂模型的截面尺寸形式进行了合理的优化设计，以达到节约材料，节省成本，并保证作业臂的安全系数。
关键词: 高空作业车作业臂有限元分析截面ANSYSAbstractWith the rapid development of urbanization, The urban architecture is to be more and more, which demand more and more the appropriate equipment for the construction of such buildings. Telescopic boom is one of an important bearing component in Aerial Work Platform, and also is relatively weak machine parts, whose mechanical properties has a direct impact on the normal operation of the machine. It is necessary and important to research the mechanical properties of the working arm in the design field of aerial working platform for ensuring the person safety in aerial working.In this situation, based on the detailed analysis of working arm structure, and then the 3D geometry model has been made in the platform of AutoCAD, the model was imported into the ANSYS. Making use of the solid element solid92 and powerful gridding partition ability of ANSYS and then using the function to analyze the structure of the working arm and the load characteristics of the operating arm. To establish the finite element model of the structure is to analyze strength and stiffness, which will determine the dangerous section or dangerous point and deformation to identify the unreasonable factors of the structural design. The overall performance will be improved. The plate thickness is optimized to reduce the material and the cost and to ensure the safety factor of the operating arm.Key words: Aerial working platform Working arm Finite analysis Section Ansys第1章绪论1．1课题的研究背景与意义工程机械广泛应用于经济建设的各部门，在整个经济发展中占有十分重要的地位。
基于workbench门式起重机门架的建模及有限元分析
广西工学院毕业设计（论文）说明书课题名称基于Workbench的门式起重机门架的建模及有限元分析系别机械工程系专业机械设计制造及自动化班级机自Y084学号 ************姓名李志扬指导教师李冰李宝灵2012年 12 月 31 日摘要本文以有限元法作为结构分析手段，利用UG软件建立了水电站门式起重机关键部件——门架结构的三维模型，采用有限元分析系统ANSYS Workbench完成了门架结构的有限元分析，并展望了其结构的优化设计。
门式起重机是水电站最重要的设备之一，用来起吊大坝上的闸门和完成坝上的其他起吊任务。
文章首先通过对2X1600KN 门式起重机门架结构的特点和受力情况的分析，选择自动网格划分对门架结构进行网格划分，并应用ANSYS Workbench软件对起重机架进行了载荷分析，建立了门架结构的UG模型，采用ANSYS Workbench软件对门架进行了分析计算，得到了等效应力和位移云图，并对其优化设计提出设想。
本论文为大型门架结构的分析计算提供了一种精确可靠的方法，使其设计计算更加方便、快捷。
关键词：门式起重机，门架，有限元法，优化。
AbstractIn this thesis, the finite element method is used to be the method of the structure analysis. The 3D model of the gantry is constructed by UGS software, which is the critical component of the hydropower station gantry crane. The finite element analysis package ANSYS Workbench is applied to analyze the structural stress and deformation. Then prospect the structural scheme of the gantry`s optimize. Gantry is the most important hydropower station equipment,it is used to lifted the gate on the dam and the other hoisting task. Firstly, the structure feature and load condition of the 2x1600KN gantry crane are analyzed. Build the UG model of the gantry. Choose the automatic meshing to mesh the gantry is established. The ANSYS package is applied in the analysis and calculation of the gantry and the equivalent stresses and concentration of the structure gantry in working conditions. And the structure optimization is put forward.This thesis research supplies a precise and reliable method for the analysis and calculation of the large gantry structures. It makes the design and calculation process of the large structures to be more convenient and faster.Keywords: Gantry crane, Gantry, Finite element method, Optimization.目录1绪论 (6)1.1课题目的及意义 (6)1.2本文的主要研究内容 (6)1.3门式起重机的发展概况及其作用 (7)1.3.1门式起重机的发展概况 (7)1.3.2门式起重机的用途 (8)1.4起重机研究的国内外现状与进展 (8)2门式起重机的构造 (9)2.1设计依据 (9)2.1.1主要参数 (9)2.1.2技术规范及技术标准 (9)2.2用途 (10)2.3门式起重机组成与结构 (10)2.3.1起升小车 (11)2.3.2大车运行机构 (11)2.3.3司机室 (11)2.3.4夹轨器 (11)2.3.5门架 (12)2.4门架的受力分析与计算 (12)2.4.1载荷计算 (12)2.4.2载荷组合 (12)2.4.3门架上的载荷处理与计算 (13)3门架结构的UG建模 (15)3.1 UG概况 (15)3.2 UG的特点 (16)3.3 UG的主要功能 (16)3.4基于UG NX7.0的起重机门架零部件模型建模 (17)3.5门架的总装配模型 (17)4门架的有限元分析 (19)4.1 ANSYS简介 (19)4.2 ANSYS Workbench 12.0简介 (20)4.2.1 Workbench的产生背景 (20)4.2.2 Workbench的设计思想 (21)4.2.3 Workbench的特征 (21)4.3结构离散化 (22)4.3.2单元特性分析 (22)4.3.3单元组集 (22)4.3.4求解未知节点位移 (22)4.4单元类型的选择及网格划分 (23)4.4.1预处理模块 (23)4.4.2求解模块 (29)4.4.3后处理 (34)5计算结果分析 (36)6结论和展望 (40)6.1结论 (40)6.2展望 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1绪论1.1课题目的及意义现代化水电站工程拥有大刑机械设备和高度自动化系统，以保证电站日常高效、安全运行，期中门式起重机是水电站最重要的设备之一。
基于AnsysWorkbench的储气罐有限元应力分析设计
基于AnsysWorkbench的储气罐有限元应力分析设计高佳【摘要】传统的储气罐设计采用理论计算与类比方法,随着新材料、新技术的发展,人们对高质量储气罐需求越来越高,传统计算方法往往无法在使用前直观储气罐应力和变形情况,本文通过使用AnsysWorkbench对设计压力下储气罐进行有限元分析,验证设计的安全性.【期刊名称】《中国金属通报》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】2页(P138-139)【关键词】储气罐;仿真;有限元分析【作者】高佳【作者单位】江苏信泰化工装备有限公司,江苏睢宁 211500【正文语种】中文【中图分类】TH49储气罐在生产与生活中广泛应用，储气罐主要由筒体、封头、法兰、接管等密封性原件组成，利用ANSYSWorkbench对储气罐三维建模，对储气罐的结构进行全面的有限元计算分析，为设计提供理论依据，具有重要的理论意义和工程实用价值。
文献1采用仿真的方法，模拟用气量的变化，得出储气罐容积计算的数学模型，解决混气系统供气量的调节不平衡的问题[1]；文献2利用PRO/E建立了储气罐的仿真模型，完成了机械系统的总体设计，进行了检测平台、罐体支撑台架、传送装置、夹紧与堵孔装置等机械部件的详细设计，对气密性测控系统的技术实现进行了分析与研究，完成了气缸、电机等执行设备的选型设计与参数计算[2]；文献3通过用户自定义函数(UDF)对动态点火具质量流率边界、装药燃烧加质过程进行数值仿真，对双脉冲发动机真实点火过程的不同阶段冲击特性进行分析研究，建立了双脉冲发动机冷气冲击内流场二维轴对称计算模型,对自由装填双脉冲发动机冷气冲击试验过程进行了数值仿真,仿真与试验得到的压力-时间曲线较吻合,验证了计算模型的准确性。
根据数值计算结果,研究分析了从金属膜片破开到冷气冲击结束双脉冲发动机燃烧室压力与流场变化特性[3]。
本文利用薄壳理论和有限元方法对储气罐进行应力和变形静力计算，完成储气罐的静态模态分析，为进一步设计高压储气罐提供理论依据。
基于ANSYSworkbench的汽车发动机连杆力学性能分析
基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ｗ ｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 的汽车发动机连杆力学性能分析
Ｍ ｅｃｈａｎｉ ｃａｌ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔ ｉ ｅｓ ａｎａｌ ｙｓｉ ｓ ｏｆ ｍ ｏｔ ｏｃａｒ ｅｎｇｉ ｎ ｅ ｃｏｎｎｅｃｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮ ＳＹＳ Ｗ ｏｒ ｋｂｅｎｃｈ
Ｐ＝ ７ ． ９×１ ０ ３ ｋ ｇ ／ ｍ 。实 验 中采 用 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ
件 分 析 了 发动 机 连 杆 的 力 学 性 能 ， 包 括 连 杆 的变
工 作 中经 常 受到 拉 伸 、压 缩 和 弯 曲等 交变 载 荷 的
作 用 。这 种 复 杂 的 载 荷 容 易 引起 连 杆 的 疲 劳 破
为２ ９ ２ ５ ９ ８ 个 ，单 元数 为 １ ９ １ ５ ９ ０ 个 。在 发 动 机 工作 过程 中 ，连 杆 只承 受轴 向 力作 用 ，该 力 的最 大 值
曲轴 的旋 转运 动 ，对 外输 出做功 ｕ 】 。连 杆 小头 与活
塞 销 相 连 接 ， 与活 塞 一 起 做 往 复运 动 ，连 杆 大 头 与 曲柄 销 相 连 和 曲轴 一起 做 旋 转 运 动 口 ， ３ ］ 。因 此 ，
连 杆 体 除 了上 下 运 动 外 ，还 左右 摆 动 ，做 复杂 的 平 面运 动 。所 以 ，连 杆 的受力 情 况也 十 分 复杂 ，
小 油孔 等 均被 忽 略 。采 用Ａｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 软 件 进 行 网 格 划分 和 模 拟 分 析 。 实 验 所 建 立 的 实体 模 型 和 网格模 型 如 图１ 所 示 ，图 １ （ ａ ） 为实 体模 型 ，图 １ （ ｂ ） 为 网 格 模 型 。划 分 网 格 时 ， 发 动机 小头 和 大头 内 表 面 均 采 用 加 密 网 格 。网 格 划 分 后 ，连 杆 节 点数
基于ANSYS核用管道焊接工装的有限元分析
基于ANSYS核用管道焊接工装的有限元分析张攀;王湘江【摘要】管道焊接工装是根据研究需要设计的一种试验设备,主要完成核电安装焊接过程中对组队管道实现0～90°的翻转和0～360°的旋转.为校核其工装设备的强度及变形对激光热丝焊焦深的影响,将其翻转和旋转过程简化为7个工况,利用有限元分析软件得到该管道焊接工装设备的应力值与变形值,计算并分析强度及变形是否符合要求,得到的计算结果为同类试验激光焊接工装设备的设计提供了有效的设计指导.【期刊名称】《南华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(032)002【总页数】5页(P87-91)【关键词】管道焊接工装设备;有限元分析;ANSYS;强度与变形【作者】张攀;王湘江【作者单位】南华大学机械工程学院,湖南衡阳421001;南华大学机械工程学院,湖南衡阳421001;南华大学核设施应急安全作业技术与装备湖南省重点实验室,湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】TG3160 前言针对第三代核电站反应堆AP1000主管道焊接工艺，具有壁厚大、焊接空间狭窄、全位置焊接和高质量焊缝成形要求等特点[1-3]，开发适用于三代核电站主管道激光热丝窄间隙自动焊技术与装备，焊接辅助工装属于焊接相关的周边辅助设备，起配合和辅助焊接的作用.通过翻转功能可以使管道工件处于最佳的焊接位置，回转功能可以完成管道工件环缝自动焊接，对于不同直径管道工件所需焊接速度不同，回转速度是变频无级可调的[4-6].本次设计的与主管道焊接相适应的专用焊接辅助工装主要用于直径小于1 000 mm,重量不大于2 000 kg范围内的管道工件焊缝位置的变位，以确保窄间隙激光热丝焊接相关工艺参数开发验证、激光热丝返修焊接工艺研究及相关焊接实验顺利实施，从而达到确保和稳定焊接接头质量、减轻研究测试人员的劳动强度以及改善劳动条件的作用.该管道焊接工装设备需要通过旋转并将工件翻转到适当的工作位置.由于工件在旋转和翻转时没有固定的顺序,工装设备的负载是不固定的，从而工装设备产生的应力与变形随着工件以及工作位置的不同而变化.本文基于ANSYS workbench软件，对窄间隙激光热丝焊接工装设备进行强度和变形分析，找出应力集中和变形较大的位置，得到工装设备的应力和变形规律，计算焊接设备的强度及对激光热丝焊焦深的影响，为同类激光焊接工装设备的可靠性设计与分析提供了理论指导[7].1 管道激光焊接工装设备强度校核的理论方法管道焊接工装设备在翻转和旋转时，主要承受自身支撑管道重力和组队管道重力.由于管道的倾覆过程是逐步操作的，所以这是一个基于载荷条件的线性静力学分析，用线性静力学分析法分析工装设备在给定静荷载作用下的响应，其力的方程为[8] ：[K]{X}=F(1)其中假设条件为：[K]矩阵必须是连续的，相应的材料必须满足线弹性理论和小变形理论；{F}矩阵是静态载荷，不考虑时变载荷，不考虑如质量和阻尼等惯性影响.对于分析结果，总体变形量为[8]：(2)式中：Ux 、Uy 、Uz 分别为 x、y、z方向的变形.管道焊接工装选用低碳钢材料，根据第四强度理论，其等效应力为 [8]：(3)式中：σ1、σ2、σ3分别为三向主应力.2 管道激光焊接工装几何模型及翻转工况确定设计的该管道焊接工装设备主要技术指标要求为外形尺寸：1 375 mm×1 425 mm×1 690 mm(高)；工装材质：钢件(碳素结构钢Q235)；高度调整范围：1 015～1 475 mm；基本承载能力：2 000 kg；管道直径适应尺寸：Φ400～1 000 mm；工装高度调节行程：460 mm；焊接工位：2G、5G和6G；翻转角度：0～90°；翻转速度：0.3～1 r/min；旋转角度：0～360°；旋转速度：0.5～2 r/min；组对方式：人工组对，尽量采用标准件，便于加工制造.管道焊接工装设备在翻转和旋转位置的结构位置如图1所示.图1 三维实体核用管道焊接工装结构位置示意图Fig.1 Three-dimensional solid nuclear pipe welding tool structure location diagram利用SolidWorks三维建模软件对管道焊接工装结构进行建模.工装结构材料选用普通碳素钢Q235，其力学性能如表1所示.根据管道激光焊接工装设备的实际情况，将管道焊接工装从水平位置到翻转90°位置分为七个工况，分别校核管道焊接工装的结构强度，从而达到间接校核管道焊接工装在翻转过程中工装强度的目的.七种工况的位置如图 2所示[9-12].表1 碳素钢Q235力学性能Table 1 Mechanical Properties of carbon steelQ235材料屈服强度/MPa抗拉强度/MPa弹性模量/GPa泊松比Q235低碳钢235375～460200～2100.3图2 七种工况位置Fig.2 Seven working condition positions3 管道激光热丝焊接及工装设备的静态分析3.1 激光热丝焊接工艺参数1)输出功率采用激光热丝焊接时，总的输出功率等于激光输出功率和焊丝加热功率之和，其中对焊丝进行加热能够大大降低焊接时焊丝对激光热源的依赖，从而大大提高激光热丝焊接的效率，缩减成本.焊接管道焦点处能量吸收的多少取决于激光输出功率的大小和辐照时间的长短，在能量分布、焦点位置等参数设置相同的情况下，增加激光功率可以提高焊接速度、加大焊缝深宽比，并且随着激光输出功率的增加，工件表面吸收的能量就越多，表面的温度也就越高.材料温度越高对激光的吸收率也就越高[13]，因此在一定程度上也能降低焊接过程中对激光输出功率的需求.2)透镜焦距激光焊接时，激光束一般采用会聚的方式来聚焦.聚焦光斑的大小与焦距有关，焦距越大，焊接时在工件表面所形成的光斑就越大，焦深也随之增加，但是焦距越大，焦点处功率密度就越小.对于需要产生较大熔深的焊接，在设置焦距参数一定的情况下，需要提高激光的焊接功率.3)送丝参数激光热丝焊接的送丝参数包括送丝的方向、角度、落点、速度及焊丝加热长度等.送丝方向有前送丝和后送丝两种方式，在焊接焊接过程中，一般采用前送丝的方式，原因是因为焊接过程中进行预热的焊丝能在激光的运动作用下相当与一牵引力带动焊丝的牵引，使得焊丝运动更平稳，有利于焊接的填丝.送丝角度θ指的是焊丝与激光束之间的夹角，一般θ取值范围为30°～70°[14].送丝落点一般距离激光焦点距离为2～4 mm，送丝速度由填充焊丝的金属量等于焊缝间隙的体积来计算.焊丝加热长度为焊丝送丝嘴到工件之间的距离，一般取值范围为10～15 mm.4)脉冲频率激光脉冲频率是激光热丝焊接过程中的重要参数，只有当脉冲频率、光斑尺寸和焊接速度等参数调节到合适的范围时，焊接点的重叠率才能达到90%以上，从而满足焊接的基本要求.对于激光热丝焊接，在焊接速度一定时，如果脉冲频率过小，那么焊接点的重叠率达不到要求，最后形成的焊缝外观形貌会比较粗糙，如果脉冲频率过大，则焊接点的重叠率会过大，最后形成的焊缝外观易出现焊穿等焊接缺陷[15]，因此只要调节激光脉冲频率在一点的范围时才能形成良好的焊缝.3.2 分析步骤利用ANSYS Workbench软件对管道焊接工装设备在静态受力条件下进行有限元分析，然后得到分析结果，其主要的分析过程及参数设置为[16]：1)进行材料属性的定义.2)对约束进行分析.进给力为1/4 mm个远程位移，作用对象为外面六个紧固杆.3)进行网格划分，采用实体网格单元进行划分，网格划分完成后，进行网格检查并求解.3.3 计算结果与分析组队管道重量取2 t(鉴于组队管道从0°翻转到90°的过程中受惯性载荷和不均衡载荷影响，在组队管道原重量的基础上增加1.5倍的安全余量)，并且研究的重点为管道工装夹具紧固杆的强度及变形是否能满足要求，所以无须考虑工装机构自身的应力应变情况[17].为简化模型、提高计算效率，将组队管道所受的力用加载在其质心上的远程位移代替，来分析工装的应力应变情况.七种工况位置的应力应变值如表2所示，其中翻转0°到90°时，夹紧固定杆的应力应变如图3所示.表2 夹紧固定杆七种工况的应力应变情况Table 2 Clamping rod in seven conditions of stressand strain conditions工况工装最大等效应力/MPa工装最大变形/mm水平0°151.980.304 4翻转15°153.670.306 7翻转30°150.130.305 1翻转45°154.690.302 7翻转60°144.930.306 8翻转75°155.820.304 5翻转90°148.710.305 7图3 所示翻转0°到90°时，夹紧固定杆的应力应变情况Fig.3 The clamping rod stress and strain conditions when the flip is 0 °to 90 °由以上分析可知，管道工装夹紧固定杆的最大等效应力和最大变形在翻转角度从0°到90°时而逐渐发生变化.在翻转过程中，最大等效应力出现在15°和75°位置左右，为155 MPa，最大变形出现在15°和75°左右的位置，为0.307 mm.其原因是因为在翻转过程中随着翻转角度的变化，承重组队管道支架的受力方向发生改变，从而导致整个管道工装夹紧固定杆结构受力条件发生变化，其等效应力和变形逐步呈现为正弦规律，如图4.且管道工装最大变形在激光热丝焊接焦深的可调节范围内，所以无需进行补偿.图4 管道焊接工装设备随角度变化的变形情况Fig.4 Pipe welding tooling equipment with changes in the angle of deformation4 结论通过对管道工装设备翻转过程的有限元分析，得出以下结论：1)管道工装设备在翻转过程中，最大等效应力发生在管道支撑杆上，最大变形发生在支撑架上，随着转角的增大，最大等效应力和最大变形逐渐变化，并呈现为正弦规律，ANSYS Workbench软件为产品结构设计提供了重要的计算依据，也为管道焊接工装设备的生产制造和实际应用提供了理论依据.2)管道焊接工装设备采用的是低碳钢Q235，管道焊接工装设备翻转过程中最大等效应力为155 MPa，安全系数为 235/155=1.52，可知该设备满足设计要求.3)管道的变形对激光热丝焊接的焦深影响不大，无需对激光热丝焊进行补偿.该管道焊接工装的设备的设计制造，目前已成功投入实验室的焊接管道焊接的使用.参考文献：[1] 卢华兴.AP1000核电站主管道国产化研制进展[J].上海金属,2010,32(4):29-32.[2] 程艳艳.焊接过程中安全管理的注意事项研究[J].工程技术研究,2016(6):169.[3] 成威,廖秋慧.不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法[J].轻工机械,2015,33(1):107-110.[4] 苗树林.探析先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用[J].工程技术(文摘版),2016(12):202-203.[5] 孙凤先,马庆贤.AP1000主管道控制锻造工艺探索[J].大型铸锻件,2010,32(4):30-32.[6] 唐艳华,赵云峰,祁荣先,等.变位机用转盘轴承的载荷分析与仿真[J].机械设计,2011,28(5):10-14.[7] 管锋,周传喜,易先中,等.基于soldWorks三曲柄单环减速器三维建模及环板的有限元分析[J].煤矿机械,2013,34(3):265-267.[8] 庞素敏.风机轮毂工装翻转强度有限元分析[J].设计与研究,2013,40(7):46-48.[9] 王丰景.钢结构焊接变形与焊接应力研究[J].工程技术研究,2017(4):72-73.[10] 李克安,周晟,崔荣繁,等.重型燃气轮机吊具有限元结构分析[J].湖南理工学院学报，2008,21(1):45-48.[11] 王文辉,谢峰.基于有限元分析的试验台底座的优化设计[J].机械,2011,38(2):41-45.[12] TANG Y H,ZHAO Y S.Mechanism design of a two DOF heavy positioner and turns-over structure[J].Applied mechanics andmaterials,2013,271(1):1017-1021.[13] 温鹏,郑世卿,荻崎贤二,等.填充热丝激光窄间隙焊接的实验研究[J].中国激光，2011,33(11):104-109.[14] PARK Y W,YU J,RHEE S.A study on the weld characteristics of 5182 aluminum alloy by Nd:YAG laser welding with filler wire for carbodies[J].International journal of automotive technology,2010,11(5):729-736.[15] YAMAMOTO M,SHINOZAKI K,KADOI K.Development of hot-wire laserwelding method for lap joint of steel sheet with wide gap[J].Quarterly journal of the Japan welding society,2011,29(3):58-61.[16] 吕若尘,任工昌.商用车油箱支架的有限元分析及优化[J].制造业自动化,2014,36(7): 77-79.[17] 武帅,郭瑞琴,李中,等.斗轮堆取料机斗轮体结构分析与优化设计[J].机械设计与制造，2014(11):5-8.。
基于ANSYS_WorkBench大型整体舱段结构有限元分析.
基于ANSYS WorkBench大型整体舱段结构有限元分析作者：王华侨葛光远黄天曙摘要：本文利用ANSYS WorkBench 协同优化设计分析CAE环境，对航天常用大型薄壁整体铝合金舱段壳体结构的不同结构设计状态下的静强度、屈曲稳定性和振动模态进行了比较系统的分析。
并结合实例进行了说明，该整体舱段壳体结构系统分析结果为舱段壳体系列产品的结构设计与制造工艺可提供较好的参考借鉴作用。
关键词：ANSYS、协同设计、有限元分析、屈曲稳定性、振动模态、薄壁壳体1 前言ANSYS 公司是世界上最著名的CAE 公司之一，经过三十年多的发展，已经形成融结构、热、流体、电磁、声学为一体的大型通用有限元分析软件，是航空航天领域新一代最具代表性的仿真分析工具，传统结构有限元模拟分析的基本流程如下图1 所示。
这种应用有限元分析程序进行结构的应力分析的标准过程都是根据设计条件，用解析计算方法或根据经验值确定初始结构尺寸，按照该结构尺寸，用有限元程序建模、求解，再对得出的应力、刚度分析结果进行强度评定。
如果评定不合格则根据设计者的经验对初始尺寸进行修改，然后再次建模、求解，进行强度评定，如此反复，直至结果评定合格为止。
用这种方式存在设计周期长、需要进行工程试验来弥补求解的离散性等方面的不足。
图1 结构有限元模拟分析基本流程日益激烈的市场竞争已使工业产品的设计与生产厂家越来越清楚地意识到：能比别人更快地推出优秀的新产品，就能占领更多的市场。
为此，CAE 方法作为能缩短产品开发周期的得力工具，被越来越频繁地引入了产品的设计与生产的各个环节，以提高产品的竞争力。
应用基于协同结构设计优化法进行结构强度、刚度分析设计与以往的标准方法相比，具有设计周期短，设计人员工作工作量小，结构各部分结构尺寸通过优化方法确定，有利于避免材料的浪费等优点。
一个典型的CAE 优化过程通常需要经过以下的步骤来完成：（1）参数化建模：利用CAE 软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据（设计变量）定义为模型参数，为以后软件修正模型提供可能。
基于ANSYS Workbench的主轴箱有限元分析及优化设计
尺寸 Ｐ ｌ为 ８ ４ ５ ７ ． ｍｍ， ４ 为 ６ ． ２ Ｐ ９ ６ ｍｍ， ６ 为 ２ ３ Ｐ ５．
４ ｍｍ， ６ Ｐ７为 ３ ４ ５ ｍｍ， 行 圆 整 后 Ｐ１为 ８ ５ ５ ．４ 进 ７ ｍｍ ，
［ ］ＭｉｇＣ ｎ ，ＱａｇＺ ａ ，Ｔ ｏＨ ｎ ｎ ｕ ｎｅｏ ｉｅｅ ｔ ５ ｎ ｏｇ ｉ ｈ ｏ ａ ａ ．Ｉｆ ｅｃ ｆｄ ｆ ｎ ｎ ｌ ｆｒ
４ ８ ２ ０ ．７
比 较
减 少
２ ８ｌ ３．
降 低
０． ０ ７ ０７
提 高
２ ７ ９． ９
降 低
０． １ ７４
ｆ１ 轴箱 优化 尺寸 对一 阶固有 频率 的灵 敏度 ａ主
５ 结 束 语
●
暑
曼
、
首先 通过 对 主 轴 箱 进 行 有 限元 分 析 ， 到 主轴 得
本 文建 立 了主 轴 箱 的 有 限 元 模 型 ， 以铣 削 工 况
基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇
基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究1基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究随着汽车行业的快速发展，越来越多的汽车制造商在车辆设计中使用有限元分析技术来优化其设计。
车架结构作为汽车的基础组件，其性能直接影响整个车辆的安全性和稳定性。
因此，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究成为了汽车行业的热点问题。
首先，对车架结构进行有限元分析。
有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法，通过对车架结构进行建模、分析，可以预测车架在受力情况下的变形和应力分布，为车架结构的设计优化提供依据。
在分析过程中，需要考虑到汽车运行时架构所受的各种载荷，如重载、碰撞、悬挂等，并基于此建立合理的有限元模型，以获取准确的分析结果。
其次，在有限元分析的基础上，进行车架结构的拓扑优化。
拓扑优化是一种通过对物体表面进行材料、几何形状和边界条件的优化来减小物体质量而不牺牲其刚度或强度的过程。
在车架结构的拓扑优化中，需要变化车架结构的拓扑形状和尺寸，以达到最优的结构几何形状，并在不降低其强度和刚度的情况下降低其重量。
这些优化参数将被输入到有限元模型中，以验证优化方案的准确性和可行性。
最后，结合有限元分析和拓扑优化技术，开展实验研究。
实验研究是验证车架结构有限元分析和拓扑优化方案可行性的关键步骤。
通过对车架结构进行真实场景的测试和检验，可以检验分析结果和优化方案的准确性与可靠性，并对分析程序和拓扑优化技术进行改进和优化。
综上所述，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术研究是目前汽车设计领域的热点问题。
这种技术的模拟和验证可以为车辆制造商提供更加精确、高效和经济的汽车设计方案，同时也可以促进汽车行业的发展和进步综合以上研究，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术是一种可行的方法。
基于ANSYSWorkbench的长管拖车气瓶有限元分析胡克勤
硬度 （HBN） 223~269
加载和求解
CNG 气瓶安装法兰用螺栓固定在框架两端的前后支撑板上， 水平固定于拖车上。因此，气瓶两端受固定约束，瓶身受 内压和重力约束。在Workbench 中，对气瓶两端法兰面添 加全约束，气瓶自重以及内压。加载完毕后进行求解。
计算结果分析
等效应力分析：等应力图（整体）如下：
结束
总结
就本文所使用案例而言，销钉处所受应力较小，不会 成为失效点，瓶口与瓶身连接处及受力支点处（瓶肩处） 应力集中，可能会成为失效点。整体而言，通过利用有限 元分析软件ANSYS Workbench分析气瓶的受力情况，可以 清楚的看到主要应力集中区域，气瓶发生变形的程度及各 部分的安全性等问题，从而为设计高可靠性的气瓶提供了 强有力的参考依据，为气瓶安全监测指出了明确的方向。 利用有限元分析软件ANSYS Workbench对气瓶整体进行静 力分析，得到了与实际情况相符合的结果，对今后长管拖 车的安全使用十分必要。
气瓶建模
文章案例来源于 中国特检院武汉 长管拖车气瓶检 验站，目的是检 测气瓶防转销钉 处，瓶口减薄处 受力支点是否会 成为失效点，瓶 端示意图如图所 示：
ANSYS Workbench：是指 用ANSYS求解实际问题的 新一代产品，它给ANSYS 的求解提供了强大的功能， 操作简单，而功能更强大， 并且能与Solidworks无缝 对接。 Solidworks建模，导入 ANSYS Workbench后如下 图所示：
研究背景
长管拖车在我国起步较晚，但近年来在国内发展迅速。 长管拖车气瓶属于受内压移动式压力容器，它的设计、制 造、检验及验收应符合GB7258-2004《机动车运行安全技 术条件》，JB4185-1986《半挂车通用技术条件》及企业 标准 Q/02ZYT001-2006 《长管拖车》中的相关规定。 2008年国家质量监督检验检疫总局正式颁布了《长管拖车 定期检验专项要求》。从此，长管拖车定期检验有了法规 依据，但各种使用和安全管理方面的法规还有待进一步制 定和完善。因此对气瓶整体进行有限元分析，确定气瓶应 力应变情况，对气瓶的制造，设计和安全使用都具有基础 性意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
销钉处应力分布
由上图知，销钉处所受应力强度较小，不会成为 失效点
等效应力图（局部）：
瓶肩处产生应力最大，应力最大值为366MPa， 小于材料屈服极限
等效应变分析：
瓶口与瓶身连接处为应变最大部位，弹性应变沿 瓶身周向分布，瓶身应变较大，瓶端应变逐渐变小 ，到瓶口于瓶身连接处出现应力集中，因此产生最 大应变。
网格划分后如右图：
加载和求解
CNG气瓶安装法兰用螺栓固定在框架两端的前后支撑板上 ，水平固定于拖车上。因此，气瓶两端受固定约束，瓶身 受内压和重力约束。在Workbench中，对气瓶两端法兰面 添加全约束，气瓶自重以及内压。加载完毕后进行求解。
计算结果分析
等效应力分析：等应力图（整体）如下：
总结
就本文所使用案例而言，销钉处所受应力较小，不会
成为失效点，瓶口与瓶身连接处及受力支点处（瓶肩处）
应力集中，可能会成为失效点。整体而言，通过利用有限
元分析软件ANSYS Workbench分析气瓶的受力情况，可以
清楚的看到主要应力集中区域，气瓶发生变形的程度及各
部分的安全性等问题，从而为设计高可靠性的气瓶提供了
ANSYS Workbench：是指 用ANSYS求解实际问题的 新一代产品，它给ANSYS 的求解提供了强大的功能， 操作简单，而功能更强大， 并且能与Solidworks无缝 对接。
Solidworks建模，导入 ANSYS Workbench后如下 图所示：
定义材料划分网格
4130X（瓶身材料）： 4130X是由美国运输部 相关标准限定下拖车 气瓶使用的材料，从 成分上看，4130X相当 于国内30CrMo钢，机 械性能与国内盛装有 应力腐蚀倾向介质的 无缝气瓶接近材料性 能如右表所示。
基于ANSYS Workbench的CNG长管 拖车气瓶有限元分析
学生：胡克勤 导师：蔡昌全 正高职高级工程师 学院：武汉工程大学机电工程学院
长管拖车实物图
气瓶瓶口示意图
气瓶建模
文章案例来源于 中国特检院武汉 长管拖车气瓶检 验站，目的是检 测气瓶防转销钉 处，瓶口减薄处 受力支点是否会 成为失效点，瓶 端示意图如图所 示：
强有力的参考依据，为气瓶安全监测指出了明确的方向。
利用有限元分析软件ANSYS Workbench对气瓶整体进行静
力分析，得到了与实际情况相符合的结果，对今后长管拖
车的安全使用十分必要。
结束
总变形分析：
该图十分直观的表现出了气瓶整体变形情况。气 瓶的变形主要受重力影响，变形分布从上到下，由 小到大。 但 是 最大变形没有超过两毫米，远小于气 瓶瓶身的长度，可以忽略不计。
安全系数分析（Stress Tool ）：
由图，安全系数最大值为15，最小值为1.3155
安全系数
安全系数为机件的极限应力与工作应力之比，它 是考虑计算载荷及应力准确性、机件工作重要性 以及材料的可靠性等因素影响机件强度的强度裕 度，其值大于等于1.实际中，机件的制造一般要 求安全系数在2到3，便可保证机件在一定情况下 的安全使用。本例中，最小安全系数为1.3155， 虽然大于1，但是不能满足气瓶安全使用的要求， 可能会成为失效点。