输气管道有限元建模分析

输气管道有限元建模分析

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

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 Men u-File — Cha ng Job name-3070611062 单击 OK 按

2. 定义工作标题。执行 Utility Menu-File —Change Tile-chentengfei3070611062,单击

OK 按钮

3. 更改目录。执行 Utility Menu-File — change the working directory -D/chen 1.0e8 Pa

承受内压:

2.定义单元类型和材料属性

1.设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences f select Structural f OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Ma in Me nu f Preprocessor f Eleme nt Type f Add/Edit/Delete f Add f select Solid Quad 8node 82 f apply

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

Options…f select K3: Plane strain f OK f Close如图2 所示，选择OK 接受单元类型并关闭对话框。

图2

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

3.创建几何模型

1.选择ANSYS Main Menu: Preprocessor T Modeling T Create T Keypoints T In

Active CS T依次输入四个点的坐标：in put:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) T OK

2.生成管道截面。

ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical t ANSYS Main Menu: Preprocessor T Modeling T Create T Lines T In Active Coord T依次连接1,2,3,4点T OK如图4

图4

Preprocessor T Modeling T Create T Areas T Arbitrary T By Lines T依次拾取四条边T OK T ANSYS 命令菜单栏：Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 如图5

3.拉伸成3 维实体模型

Preprocessor f Modeling f operate^areas^along normal输入2, 如图6 所示

4.生成有限元网格

Preprocessor—Meshi ng —Mesh Tool—Volumes Mesh—Tet—Free，采用自由网格划分单元。执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-V»lume-Free,弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK 按钮。生成的网格如图7 所示。

图7

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0K按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U 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，弹出如图8 所示的对话框，选择“U X ”选项，单击OK 按钮。

2.施加载荷。执行Ma in Men u-Solutio n-Apply-Structural-Pressure-0 n Areas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK 按钮，弹出如图10 所示对话框，如图所示输入数据1e8,单击OK按钮。如图9所示。生成结构如图10

图9

3.求解。

执行Ma in Me nu-Solutio n-Solve-Curre nt 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Ma in Men u-Ge neral Posproc-Plot Results-Deformed Shape 弹出如图11所示的对话框。选择Def+underformed单选按钮，单击OK按钮。生成结果如图12所示。

图11

2.列出节点的结果。执行Main Menu-General Posproc-List Results-Nodal Solution,弹出

如图13所示的对话框。设置好后点击0K按钮。生成如图14所示的结果

图13