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。 1. 传统的输气管道应力计算计算分析模型如图 1 所示 R1== 承受内压: Pa 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。 2. 用有限元法对输气管道进行应力计算 定义工作文件名和工作标题定义工作文件名。执行 Utility Menu-File → Chang Jobname-sphere , 单击 OK 按钮。 定义单元类型和材料属性 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences → select Structural → OK 选择单元类型。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。 设置材料属性。执行 Main Menu → Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic ,在 EX 框中输入 2e11 ,在 PRXY 框中输入 ,选择 OK 并关闭对话框。 创建几何模型 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 生成管道截面。 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 拉伸成 3 维实体模型 Preprocessor → Modeling → operate → areas → along norma l输入2, 如图 3 图3 生成有限元网格 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 施加载荷并求解 施加约束条件。执行 Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas ,弹出一个拾取框,