输气管道受力分析的ANSYS实现

现代CAE 技术及应用

（ANSY）S

输气管道受力分析的ANSYS实现

一、问题描述

一天然气输送管道的横截面及受力简图如图所示，在其内表面承受气体压力P的作用，求管壁的应力场分布。

图i管道受力简图

管道几何参数：外径 R1=0.6m ;内径R2=0.4m ;壁厚t=0.2m。

管道材料参数：弹性模量E=200Gpa ;泊松比v =0.26。

载荷：P=1Mpa。

二、问题分析

由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

三、求解步骤

1.定义单元类型

定义单元类型为 Structural Solid , Quad 8node 82。设置选项为 Plane strain。

图2定义单元类型

WP 丼 0

UP ¥

tl

Rnadi-l

The

Tht-td-2

OK

no set

Gance 1

Help

图4生产部分圆环面 图5生产的几何模型结果显示

2. 定义材料性能参数 输入弹性模量和泊松比。

3. 生成几何模型，划分网格

在ANSYS 窗口创建几何模型，如图 格，如图6所示。然后保存。

4。转换成圆柱坐标系后划分网

图3定义材料性能参数

Pic ]<

Unvlclf

WP X

图6划分网格结果显示

4、加载求解

1）选择分析类型为 Static,对线段2和9施加X方向的位移约束，对线段4和7施加Y方向的位移约束。对管道内环面施加压力。

图7选择分析类型

图8施加位移约束对话框

图9施加位移约束、压力之后的模型保存之后求解，出现图所示的提示。

图10求解结果提示

5、查看求解结果

查看受力前与受力后的形状变化。

图11受力后形状变化

显示位移场等值线图。

iroAi HTiirTrnr

TTET-l 列0 -1

rfiSJTi (17G ]

R5TS-CI

1|^E-OS 血

-,445T-05 Mt SKlt-

Li^i

.5LEE-O5

■汕加■鹉■加迹“％■讯g■広

flTX 茹EDU

11] D2HI

.4J3E-O5 .4TJE-O5

4妣5

.4= IE -r

5

.53&E-O5■■rSTliATTIFTT

.SB -1

TIHE^l

HHZ 5E0T-口£

STM Z6 2D11.

Ill DI102

AN

显示X 方向应力等值线图。

图13 X 方向应力等值线图

显示Y 方向应力等值线图

-135502 ED 口 ?DD ・ 14£EKE> ^215-E+a?

[Q 轴弾 片训』心 .lO'M-Hl? •爺拠袖V

irC'AJL ST I T J ITTTDC

ZTET-1 J UJB -1

SK

E^STS-D

STW —OT19J4

-.JS3t+0?

EX 26 ZDL1 II] D33 49

-9B19CM -15-SJaZ 石口 Q^no . 14£JE -Kn _2.L&E+

-W370j

型赵孙 阳討M 呻听 ■爺

yiTiAL F1LI7TI 叮 STTT-1

:3D =1 3lT | a ：

TTr}

MK SOB-05 =?W --551^34

AN

W J 6 2D11 II]03111

-95I9Q4

显示等效应力等值线图

nrjrrm

图15等效应力等值线图

6、退出ANSYS 保存结果。

jTE>-l

:ng -1

TIHE-1

SEQ^ IftTG) DOC -.S

JOT 转埶U

113 D3i£4

-l-UE+Dl … 1：3 lE-fcOl . Z1 SE-H37 ,.Z56E+OD ^294H+03