输气管道有限元分析带图

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

承受内压：1.0e8 Pa

R1=0.3

R2=0.5

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Utility Menu-File→Chang Jobname，单击OK按钮。

2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile，单击OK按钮。

3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory。

2.定义单元类型和材料属性

1.设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→

Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply

Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK

Options…→select K3: Plane strain →OK→Close，选择OK接受单元类型并关闭对话框。

3.设置材料属性。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，选择OK并关闭对话框。

3.创建几何模型

1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →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: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical →ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord →依次连接1,2,3,4点→OK 如图2

图2

Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条边→OK →ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 如图3

图3

3.拉伸成3维实体模型

Preprocessor →Modeling→operate→areas→along normal输入2，如图4所示

图4

4.生成有限元网格

Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→V olumes Mesh→Tet→Free,.采用自由网格划分

单元。执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-V olume-Free，弹出一个拾取框，

拾取实体，单击OK按钮。生成的网格如图5所示。

图5

5.施加载荷并求解

1.施加约束条件。执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出对话框，选择“U Y”选项，单击OK按钮。

同理，执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出对话框，选择“U X”选项，单击OK按钮。

2.施加载荷。执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Pressure-On Areas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK 按钮。

图6

3.求解。

执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，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【Solution is done】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Main Menu-General Posproc-Plot Results-Deformed Shape，弹出对话框。选择“D ef+underformed”单选按钮，单击OK按钮。生成结果如图7所示。

图7

2.列出节点的结果。执行Main Menu-General Posproc-List Results-Nodal Solution，弹出对话框。设置好后点击OK按钮。生成如图8所示的结果

图8

3.浏览节点上的V on Mises应力值。执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，弹出对话框。设置好后单击OK按钮，生成结果如图9所示。

图9

7.以扩展方式显示计算结果

1.设置扩展模式。执行Utility Menu-Plotctrls-Style-Symmetry Expansion，弹出对话框。选中“1/4 Dihedral Sym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图10所示。