输气管道受力分析的ANSYS实现

现代 CAE 技术及应用

（ANSYS）

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1 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ν=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

2.定义材料性能参数

输入弹性模量和泊松比。

图3 定义材料性能参数

3.生成几何模型，划分网格

在ANSYS窗口创建几何模型，如图4。转换成圆柱坐标系后划分网格，如图6所示。然后保存。

图4 生产部分圆环面图5 生产的几何模型结果显示

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。

图12 位移场等值线图

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

图14 Y方向应力等值线图

显示等效应力等值线图

图15 等效应力等值线图6、退出ANSYS，保存结果。