ansys分析

有限元工程应用报告蒸汽管道的3D应力分析院系机械与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号1日期1目录1.问题1.1问题描述学期：2015-2016学年第1学期教师：组别：题目：蒸汽管道的3D应力分析如图所示铸铁制蒸汽管道的纵切面，其内部为蒸汽，外部覆盖有保温层，与寒冷空气接触。铸铁管道的密度为7.8t/m3，导热系数为k1，热膨胀系数为α1，杨氏模量为1E，泊松比为1；保温层的密度为1t/m3，导热系数为k2，热膨胀系数为α2，杨氏模量为2E，泊松比为2；管道内蒸汽压强为p，温度为T，与管道内层接触处的对流换热系数为21W/(m)℃；保温层外大气压强为0.1MPa，温度为40℃，与保温层外层接触处的对流换热系数为20.5W/(m)℃。热膨胀系数参考温度均为22℃。管道及保温层的左右两端面为光滑支撑(FrictionlessSupport)。试对该管道进行热和静力学分析，得到温度(Temperature)、热应变(ThermalStrain)与等效应力(Von-MisesEquivalentStress)分布。各未知量取值如下：学号43444546474849D(mm)340350360370380390400d0(mm)220230240250260270280d1(mm)275280285290295300305T(℃)707580859095100p(MPa)0.420.40.380.360.340.320.31k(W/(m)℃)707172737475761(/℃)1.2e-61.19e-61.18e-61.17e-61.16e-61.15e-61.16e-61E(GPa)20019519018518017520010.270.280.290.30.310.320.332k(W/(m)℃)0.020.0210.0220.0230.0240.0250.0262(/℃)0.7e-60.69e-60.68e-60.67e-60.66e-60.65e-60.64e-6Dd1d050021.2问题分析1.在操作过程中，始终注意所使用的单位，特别是对流换热系数；2.该几何模型由两个实体组成，应当在两个实体间有适当的小间隙，或在拉伸时使用AddFrozen选项；3.类似于8.4.5节，将热分析的结果用于力分析的载荷；4.所用材料若在库中并不存在，应当自行创建。材料属性至少应当包括密度(Density)、各向同性弹性(IsotropicElasticity)、各向同性热导率(IsotropicThermalConductivity)、各向同性热膨胀率(IsotropicSecantCoefficientofThermalExpansion)；5.为了得到规整的单元网格，可仿照上图的方法，对管道的截面添加MappedFaceMeshing。6.薄管道的厚度方向，单元数量至少3个。1.3分析流程2.工程设置项目A和项目B关联数据共享如图1所示图12E(GPa)2019.51918.51817.51720.380.390.40.410.420.430.443材料设置mat1mat2如图24单位设置图3所示图25图363.建模3.1绘制蒸汽管的截面圆并输入如下尺寸图4783.2选择Extrude，AddFrozen并输入拉伸深度500如图5图59分配材料mat1和mat2如图6图7所示图610图7114.网格划分在Mesh上单击鼠标右键选择Insert，MappedFaceMeshing，连续两次如下图，在Mesh上单击鼠标右键选择Insert，MappedFaceMeshing，连续两次如下图，选择Insert，Sizing并重复图812图9将蒸汽管隐藏图10设置保温层网格划分方式为MappedFaceMeshing，选择保温层的四个面13图1114将蒸汽管显示，隐藏保温层，重复保温层的步骤，设置蒸汽管的网格划分方法图1215165.静态结构分析边界条件输入对流交换系数和环境温度图1317施加载荷图1418选择支撑图1519添加温度条件图1620添加等效应力(Von-MisesEquivalentStress)图1721添加热应变(ThermalStrain)图18图1922计算求解图2023求解结果图216.结果分析将试视图剖开24图22等效应力Von-MisesEquivalentStress25图24载荷pressure26图25支撑图2627温度图27对流边界条件28图28图2929将云图的颜色方案设置为灰度图30灰阶图如下30图317.课程总结在该课程中学习了哪些内容，有何收获。相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要我们有比较扎实的力学理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平。另一方面，需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。在学习ANSYS的方法上，为了让我们有一个比较好的把握，特提出以下建议：要多问，切记不要不懂就问。在使用ANSYS处理具体的问题时，虽然会遇到大量ERROR提示，实际上，其中许多ERROR经过自己的思考是能够解决的简单问题，只是由于缺乏经验才感觉好难。因此，首先一定要自己思考，实在自己解决不了的问题才去问老师，在老师帮你解决的问题的过程中，去享受恍然大悟的感觉。