ansys有限元分析作业经典案例

1有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名陈腾飞学号3070611062班级07机制（2）班宁波理工学院2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R1=0.3R2=0.5承受内压：1.0e8Pa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UtilityMenu-File→ChangJobname-3070611062，单击OK按钮。2.定义工作标题。执行UtilityMenu-File→ChangeTile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。3.更改目录。执行UtilityMenu-File→changetheworkingdirectory–D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK32.选择单元类型。执行ANSYSMainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad8node82→applyAdd/Edit/Delete→Add→selectSolidBrick8node185→OKOptions…→selectK3:Planestrain→OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。图23.设置材料属性。执行MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→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。图33.创建几何模型1.选择ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3)→OK42.生成管道截面。ANSYS命令菜单栏:WorkPlaneChangeActiveCStoGlobalSpherical→ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK如图4图4Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:WorkPlaneChangeActiveCStoGlobalCartesian如图5图53.拉伸成3维实体模型Preprocessor→Modeling→operate→areas→alongnormal输入2，如图6所示5图64.生成有限元网格Preprocessor→Meshing→MeshTool→VolumesMesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元。执行MainMenu-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7所示。图75.施加载荷并求解1.施加约束条件。执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“UY”6选项，单击OK按钮。图8同理，执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，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“UX”选项，单击OK按钮。2.施加载荷。执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Pressure-OnAreas，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97图103.求解。执行MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS，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【Solutionisdone】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MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-DeformedShape，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118图122.列出节点的结果。执行MainMenu-GeneralPosproc-ListResults-NodalSolution，弹出如图13所示的对话框。设置好后点击OK按钮。生成如图14所示的结果图139图143.浏览节点上的VonMises应力值。执行MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu，弹出如图15所示对话框。设置好后单击OK按钮，生成结果如图16所示。图1510图167.以扩展方式显示计算结果1.设置扩展模式。执行UtilityMenu-Plotctrls-Style-SymmetryExpansion，弹出如图17所示对话框。选中“1/4DihedralSym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图18所示。图1711图182.以等值线方式显示。执行UtilityMenu-Plotctrls-DeviceOptions，弹出如图19所示对话框，生成结果如图20所示。图1912图20结果分析通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为418E-03m，最大的应力为994E+08Pa,最小应力为257E+09Pa。应力在内表面比较大，所以在生产中应加强内表面材料的强度。