ANSYS大作业(管道受压)

图6 （5）重复上述步骤（2） ， （3）选取 1、3 线段，在 NDIV NO.of element division 文本框中输入 24，完成线段划分。 （6） 选择 Main Menu\Preprocessor\Meshing\Mesh\Areas\Free 命令， 出现 Mesh Areas 对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为建成的的面，单击 OK 按钮， 关闭对话框后生成有限元模型如图 7 所示。
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图8 （7）重复步骤（3） ，单击 OK 按钮，出现 Select lines 对话框，用鼠标在屏幕 上选取编号为 4 的线段，单击 OK。 （8）重复步骤（5） ，重复步骤（6） ，在 Lab2 DOFs to be constrained 列表框 中选择 UY，取消 UX，其他步骤和（6）一致。 （9）重复步骤（3） ，单击 OK 按钮，出现 Select lines 对话框，用鼠标在屏幕 上选取编号为 3 的线段，单击 OK。 （10）重复步骤（5） ，选择 Main Menu\Solution\Define Loads\Apply\Structural\ Pressure\On Nodes 命令，出现 Apply PRES on nodes 对话框。 （11）单击其上的 Pick All 按钮，出现 Apply PRES on nodes 对话框。 (12) 在【SF】Apply PRES on nodes as a 下拉列表框中选择 Constant value， 在 VALUE Load PRES value 文本框中输入 5E5，如图 9，单击 OK 关闭 对话框。
图 2 图 3 几何模型
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3、定义单元类型
（1）选择 Main Menu\Preprocessor\Element Type\Add/Edit/Delete 命令，出现 Element Types 对话框。 （2）单击 Add 按钮，出现 Library of Element Type 对话框。 （3） 在 Library of Element Type 对话框的第一个列表框中选择 Structural Solid， 在第二个列表框中选择 Quad 8node82 ，在 Element type reference number 文本框中输入 1. （4）单击 OK 按钮，关闭 Library of Element Type 对话框。 （5） 单击 Element Type 对话框上的 Option 按钮，出现 PLANE82Element type options 对话框。在 Element behaviorK3 下拉列表框中选择 Plane Strain 如图 4 所示，单击 OK 按钮关闭对话框。 （6）单击 Close，关闭 Element Type 对话框。
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图 7 有限元模型划分网格显示 （7）点击 SAVE DB 按钮，保存上述步骤。
6、加载求解
（1）选择 Main Menu\Solution\Analysis Type\New Analysis 命令，出现 New Analysis 对话框。 （2）选中 static 单选按钮，单击 OK。 （3）选择 Utility Menu\Select\Entities 命令，出现 Select Entities 对话框。在第 一个下拉列表框中选择 Lines，在第二个下拉列表框中选择 By Num/Pick， 在第三选项组中选择 From Full 单选按钮。 （4）单击 OK 按钮，出现 Select lines 对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为 2 的线段，单击 OK。 （5）选择 Utility Menu\Select\Entities 命令，出现 Select Entities 对话框。在第 一个下拉列表框中选择 Nodes，在第二个下拉列表框中选择 Attached to， 在第三选项组中选择 Lines，all 单选按钮，在第四选项组中选择 From Full 单选按钮，单击 OK 按钮关闭该对话框。 （6） 选择 Main Menu\Solution\Define Loads\Apply\Structural\Displacement\On Nodes 命令，出现 Apply U，ROT on Nodes 对话框。单击 Pick All 按钮， 出现 ApplyU，ROT on Nodes 对话框。在 Lab2 DOFs to be constrained 列表框中选择 UX， 在 Apply as 下拉列表中选择 Constant value， 在 VALUE Displacement value 文本框中输入 0，如图 8 所示，单击 OK 按钮关闭该 对话框。
图 4↑图 5↓
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4、定义材料性能参数
（1）选择 Main Menu\Preprocessor\Material Props\Material Models 命令，出 现 Define Material Model Behavior 窗口。 （2）在 Material Models Available 一栏中单击 Structural 选项，单击 Linear 选 项，单击 Elastic 选项，单击 Isotropic 选项，最后出现 Linear Isotropic Properties for Material Number1 对话框。 （3）在 EX 文本框里输入材料的弹性模量 2.6E11，在 PRXY 文本框里输入材料 的泊松比 0.26，如图 5 所示，然后单击 OK 关闭该对话框。 （4）关闭 Define Material Model Behavior 窗口，并点击 SAVE DB 按钮，保存 上述步骤。
图 1 输气管道横截面结构示意图（mm）
分析：管道沿长度方向尺寸较大，一般应远大于管道直径，该问题属于平面应
变问题，可取其横截面的 1/4 建立有限元分析模型进行求解。
2、创建几何模型
（1）选择 MainMenu\Preprocessor\Modeling\Create\Areas\Circle\Partial Annulus 命令，出现 Part Annular Circle(创建圆环面)对话框。 （2）在 Rad-1 文本框里输入 0.6，在 Theta-1 文本框里输入 0，在 Rad-2 文本 框里输入 0.8，在 Theta-2 文本框里输入 90，如图 2 所示。 （3）单击 OK 按钮，关闭 Part Annular Circle 对话框。屏幕上生成如图 3 所示 几何模型。
输气管内部受压模型 ANSYS 分析
班级：车辆 096 班 姓名：钱满年 学号： 时间： 200904142 2012 年 12 月
1、题目说明及分析
有一输气管道，管道内径为 1200mm， 外径为 1600mm，其横断截面结构如图 1 所 示，输送气体压强为 0.5MPa，分析管壁的应 力场分布。 管道材料弹性模量为 260GPa， 泊松比为 0.26.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图9
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（13）选择 Utility Menu\Plot\Element 命令，屏幕上显示施加位移约束和面力载 荷后的结果，如图 10 所示。
图 10 施加约束及载荷 （14）选择 Main Menu\Solution\Solve\Current LS 命令，出现 Solve Current Load Step 对话框，同时出现 STATUS Command 窗口，关闭窗口。 （15） 单击 Solve Current Load Step 对话框 OK 按钮， ANSYS 开始求解计算， 结束时，关闭 Note 提示框。 （16）点击 SAVE DB 按钮，保存上述步骤。
7、查看计算结果
（1）选择 Main Menu\General Postproc\Plot Results\Contour Plot\Nodal Solu 命令出现 Contour Nodal Solution Data 对话框。 （2） 选择 Nodal Solution\DOF solution\Displacement vector sum,如图 11 所示。 单击 Apply 按钮，屏幕上将显示合位移场分布，如图 12 所示。 （3）重新在 Contour Nodal Solution Data 对话框，选择 Nodal Solution\Stress\ X-direction SX，单击 Apply 按钮，屏幕上将显示 X 方向的应力场分布， 如图 13 所示。 （4）同上，选择 Y-direction SY,将得到 Y 方向的应力场分布，如图 14 所示。 （5）在 Contour Nodal Solution Data 对话框，选择 Nodal Solution\Stress\ VonMises SEQV，单击 Apply 按钮，屏幕上将显示等效应力场分布，如 图 15 所示。 （ 6 ）在 Contour Nodal Solution Data 对话框，选择 Nodal Solution\Total Mechanical Strain\Von Mises EPTOEQV，单击 OK 关闭对话框，屏幕上 将显示等效应变场分布，如图 16 所示。
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图 11
图 12 合位移场分布
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图 13 X 方向应力场分布
图 14 Y 方向应力场分布
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图 15 等效应力场分布
图 16 等效应变场分布
8、结论
（1）由图 12、图 15,、图 16 看出，管道内壁受压，应力及应变分布内壁最大， 内部向外逐渐减小，外壁最小。 （2）由图 13、图 14 看出，在 X 或 Y 方向应力分布最大在 X（Y）径向方向， 最小在 Y(X)径向方向，在 X、Y 方向 90 度范围内逐渐过渡减小。
5、划分网格
（1） 选择 Utility Menu\PlotCtrls\Numbering 命令， 在弹出窗口中选择 LINE Line numbers 复选框，使其从 Off 变为 On，单击 OK 关闭对话框，在图中显示 线段编号。 （2）选择 Main Menu \ Preprocessor\ Meshing\ SizeCntrls\Manual Size\Lines\ Picked Lines 命令，出现 Element Size on Picked Lines 对话框。 （3） 用鼠标在屏幕上选取编号为 2、 4 的线段， 单击 OK， 出现 Element Sizes on Picked Lines（单元尺寸大小）对话框。 （4）在 NDIV NO.of element division 文本框中输入 4，如图 6 所示，单击 OK 关闭对话框。