有限元與CAE分析報告

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1、壓力容器結(jié)構(gòu)靜力分析一、問題提出某高壓容器設(shè)計(jì)壓力P=16MPa，設(shè)計(jì)溫度T=200，材料為16MnR。筒體內(nèi)徑R1=775mm，壁厚T1=100mm，封頭內(nèi)徑R2=800mm，厚度T2=48mm，筒體削邊長度L=95mm，長LC=1200mm，幾何形狀如圖所示，試對該壓力容器筒體與封頭的連接區(qū)域進(jìn)行應(yīng)力分析 二、建模步驟圖11 定義工作文件名依次單擊Utility MenuFileChange Jobname，在出現(xiàn)的對話框中輸入：example，在“New Log and error files”處選中“yes”，單擊“OK”。依次單擊Utility MenuFileChange Titl

2、e，在出現(xiàn)的對話框中輸入學(xué)號：1245523106，單擊OK，點(diǎn)擊PlotReplot2設(shè)置分析環(huán)境并定義單元類型1) 在主菜單選擇Preferences命令，彈出2圖，選擇Structural，單擊OK。 圖 22) 依次單擊Main MenuPreprocessorElementtypeAdd/Edit/Delete，出現(xiàn)對話框，單擊“Add”，出現(xiàn)一個 “Library of Element Type”對話框，。在“Library of Element Type”左面的列表欄中選擇“Structural Solid”，在右面的列表欄中選擇“Quard 8node 183”，單擊“OK”，

3、如圖3. 圖33） 在通用菜單中選擇ParamenterScalar Paramenter命令，彈出參數(shù)設(shè)置對話框，在框中輸入如下參數(shù)：R1=775、T1=100、R2=800、T2=48、L=95、LC=1200、P=16、E=2E5、NU=0.3、NT=5、NS=30、NC=30、NL=5、RA=0.6。結(jié)果如圖4所示。 圖4 3 設(shè)置材料屬性依次單擊Main MenuPreprocessorMaterialPropsMaterial Modes，出現(xiàn)“Define Material ModelBehavior”對話框，在“Material Model Available”下面的對話框中，

4、打開“StructuralLinearElasticIsotropic”,出現(xiàn)對話框，輸入彈性模量EXE，泊松比PRXYNU，單擊“OK”，關(guān)閉對話框。如圖5、6 。 圖5 圖64建立幾何模型1、依次點(diǎn)擊Main MenuPreprocessorMoldingCreateAreasCirclePartial Annulu命令，彈出圖7所示的對話框，在“Rad-1”文本框中輸入R2，在“Rad-2”文本框中輸入R2+T2，單擊OK，工作區(qū)生成圖8。 圖7 圖82、 依次點(diǎn)擊Main MenuPreprocessorMoldingCreateAreasRectangleBy 2 Corners命令

5、。彈出如圖9所示的對話框，在“WPX”、“WPY”、“Width”“Height”文本框中分別輸入R1、0、T1、L-LC，單擊OK。在工作區(qū)即可看到新生成的矩形，如圖10。 圖9 圖103、移動工作平面在GUI界面選擇Utility MenuWorkplaneOffset WP by Increments命令。彈出Offset WP窗口，將角度拉至90，單擊x-，然后在平移框中輸入 0，0，L，點(diǎn)擊Apply。如圖11，此時工作平面位置如圖12所示。 圖11圖124) 布爾運(yùn)算依次點(diǎn)擊Utility MenuSelectEntities，彈出圖13所示的Select Entities對話框。

6、定義選擇對圖14所示的Select areas 對話框。在工作區(qū)拾取四分之一圓環(huán)，如圖15所示，單擊OK按鈕。 圖13 圖14 圖16依次選擇Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivideArea by WrkPlane命令，彈出Divide Area By Work Plane對話框如圖16。拾取工作區(qū)的圓環(huán)，單擊OK，完成劃分，如圖17，圓環(huán)的下部多出一條線。 圖15圖17參考上面的方法，選擇新分割出的一段圓環(huán)，如圖18所示。在GUI界面中選擇Main MenuPreprocessorModelingDeleteArea and Bel

7、ow對話框，如圖19，選中圖18所示的圖形，單擊OK，將之刪除。 圖18 圖19至此得到幾何圖形如圖20所示。 圖20圖21Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryThrough KPs命令，彈出如圖21所示的Create Areas thru KPs對話框。拾取關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK，完成模型的建立。完整模型如圖22所示。 圖22圖245 網(wǎng)格劃分依次點(diǎn)擊Main MenuMeshMesh Tool，彈出對話框，點(diǎn)擊size controls部分中Global的set，彈出如圖23所示的GlobalElementSizes對話框。在SIZE

8、 輸入框中輸入30，單擊OK，單擊Mesh Tool中的Mesh彈出Mesh Areas對話框，如圖24，選中工作區(qū)的幾何模型如圖25，單擊OK，完成網(wǎng)格劃分，如圖26所示。 圖23 圖25圖266 施加邊界條件1 依次點(diǎn)擊Utility MenuSelectEntities。彈出select entities對話框，如圖27，選擇實(shí)體類型為Lines，選擇方式“From Full”，單擊Apply按鈕，彈出Select lines對話框，選擇模型下邊緣，在GUI界面選擇Utility MenuPlotLines命令，顯示選中的的線如圖28所示。 圖27圖28 回到圖27所示的Select E

9、ntities對話框，將選擇對象改為Nodes，選方式為Attached to，選擇Lines，all選項(xiàng)，單擊OK按鈕。完成節(jié)點(diǎn)的選擇如圖29；在GUI界面中選擇Main MenuPreprocessorLoadsDenfine LoadsApplyStructualDisplacementOn Nodes命令，彈出Apply U，ROT on Nodes對話框，如圖30。將選擇方式改為Box，點(diǎn)擊Pick All，彈出ApplyU，ROT on Nodes對話框，選擇UY，如圖31，單擊OK，完成底邊約束如圖32。 圖29圖30 圖31圖32參考上述方法，選中筒體內(nèi)徑的節(jié)點(diǎn)。約束節(jié)點(diǎn)的Ap

10、plyU，ROT on Nodes選擇UX，如圖33單擊OK，完成約束后如圖34。圖33圖34用同樣的方法選中線框圖形的內(nèi)徑節(jié)點(diǎn)，在GUI界面中選擇Utility MenuSolutionDefine LoadsApplyStructualPressureOn Nodes命令。彈出Apply PRES on Nodes對話框。如圖35。選中容器內(nèi)徑，單擊OK，彈出Apply PRES on Nodes對話框，在PRES 中輸入P，如圖36所示，單擊OK。 完成邊界條件定義的模型如圖37所示。 圖35圖37圖367 求解依次點(diǎn)擊Main MenuSolutionSolveCurrent LS進(jìn)行

11、求解，當(dāng)提示Solution is Done說明求解完成。三、仿真結(jié)果分析1，顯示變形圖依次單擊Main MenuGeneralPostprocPlot ResultsDeformed Shape，彈出如圖38所示對Plot Deformed Shape話框，選擇Def+udef edge選項(xiàng)，單擊OK，工作區(qū)顯示如圖39 的變形圖。 圖38圖392 顯示位移依次點(diǎn)擊Main MenuGeneralPostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu命令，彈出Contour Nodal Solution Data 對話框，選擇DOF Solution列表中的Di

12、splacement vector sum，單擊OK,即可在工作區(qū)中看到位移云圖，如圖40所示。圖403 矢量圖依次點(diǎn)擊Main MenuGeneralPostprocPlot ResultsVector PlotPredefined命令，彈出如圖41所示的 Vector Plot of Predefined Vectors對話框。選擇顯示的矢量為Translation U，單擊OK，則工作區(qū)顯示如圖42，所示的平移矢量圖。圖41圖424 約束節(jié)點(diǎn)反力依次點(diǎn)擊Main MenuPlotCtrlSymbols 命令，彈出如圖43所示的Symbols設(shè)置對話框，選擇All Reactions，單擊

13、OK，在GUI界面選擇 Utility MenuPlotElememts命令，工作區(qū)即顯示如圖44的約束節(jié)點(diǎn)反力圖。圖43 圖445連接處的應(yīng)力分析依次點(diǎn)擊Main MenuGeneralPostprocQuery ResultsSubgrid Solu命令，彈出如圖45所示的Query Subgrid Solution Data對話框。選擇Stress1st principle S1,單擊OK，彈出如圖46所示的Query Subgrid Results對話框，單擊Max按鈕，工作區(qū)則顯示應(yīng)力最大點(diǎn)的坐標(biāo)及坐標(biāo)信息，同時該點(diǎn)的應(yīng)力值也在工作區(qū)中被標(biāo)出，如圖47所示。圖45 圖46圖47四、學(xué)

14、習(xí)有限元與CAE技術(shù)的心得體會通過對ANSYS軟件的學(xué)習(xí)和了解，知道了它的一些明顯的優(yōu)點(diǎn)。 相對于其他應(yīng)用型軟件而言，ANSYS作為大型權(quán)威性的有限元分析軟件，對提高解決問題的能力是一個全面的鍛煉過程，是一門相當(dāng)難學(xué)的軟件，因而，要學(xué)好ANSYS，對我們提出了很高的要求，一方面，需要我們有比較扎實(shí)的力學(xué)理論基礎(chǔ)，對ANSYS分析結(jié)果能有個比較準(zhǔn)確的預(yù)測和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了ANSYS使用水平；另一方面，需要我們不斷摸索出軟件的使用經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)以提高解決問題的效率。 ANSYS在對結(jié)構(gòu)力學(xué)的靜力學(xué)分析非常方便，用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和

15、對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。 但是學(xué)習(xí)的過程是充滿煩惱和驚喜的，因?yàn)榭偸菚龅皆S多的新問題，需要較好的耐心去解決這些問題，這是在學(xué)習(xí)過程中遇到的最大的難題。然而，在解決問題之后，就會有恍然大悟的喜悅，可以說是痛苦和快樂并存的。次的學(xué)習(xí)讓我認(rèn)識到了提高建模能力是非常急需加強(qiáng)的一個方面。 ANSYS軟件是一款在建模等方面非常實(shí)用的軟件，本次的學(xué)習(xí)我其實(shí)并沒有完全熟練地掌握它的應(yīng)用，以后還要加強(qiáng)對它的學(xué)習(xí)，相信在以后的學(xué)習(xí)和工作中會帶來巨大的便利。 簽名：單文涵 日期：2015.12.25