输气管道有限元分析.doc

输气管道
有限元分析
姓名: 袁士瑞
指导老师: 周小强
班级: 机自1104
学号: **********
基于ANSYS的输气管道有限元分析
机械制造及其自动化(机电方向)机自1104班袁士瑞
摘要:基于有限元ANSYS软件对输气管道进行应力分析。先通过选择单元格类型、划分网格、施加边界进行分析;再者添加载荷,求解;最后得出结果,画出应力图,找出最易破坏的位置。
关键词:输气管道有限元ansys 应力分析
引言:在当代社会,随着科学技术的不断发展,越来越多的社会需求反应了能源的重要性。天然气作为一种新型的高效能源面临着输送的困难,这要求对管道的受力进行分析以确保管道的正常使用。但由于管道受力情况复杂,且不同材料会存在较大差异,传统的解析法在计算其承载特性会产生较大误差。故基于有限元分析软件ANSYS对输气管道进行应力分析。
传统的输气管道应力计算
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=。
传统算法中取其某一截面为单位截面,建立单元坐标系并列出单元刚度矩阵进行求解。
截面中各坐标轴方向上所受力分别为:
式中,E为管道的弹性模量,A为单元的横截面积。
用有限元法对输气管道进行应力计算

定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-sphere,单击OK按钮。


ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK
。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。
。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic,在EX框中输入2e11,,选择OK并关闭对话框。

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),2(,0),3(0,),4(0,) →OK
。
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1
图1
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2
图2

Preprocessor →Modeling→operate→areas→along normal输入2,如图3
图3

Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Volumes Mesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元。
执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Volume-Free,弹出一个拾取框,拾取实体,单击OK按钮。生成的网格如图4所示。
图4

。
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“UY”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