CAD·CAE課程設(shè)計(jì)-(長江大學(xué)過程裝備與控制)ansys

1、CAD/CAE軟件實(shí)踐報(bào)告 專業(yè)班級(jí) 班級(jí)序號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院20122013學(xué)年第二學(xué)期高壓容器筒體與封頭連接處應(yīng)力分析1、 問題描述 某高壓容器設(shè)計(jì)壓力為P=16MPa，筒體內(nèi)徑為R=900mm，筒體壁厚為T1=100mm，封頭壁厚為T2=48 mm，筒體削邊長度L=95 mm，試對(duì)該高壓容器筒體與封頭連接區(qū)進(jìn)行應(yīng)力分析，并進(jìn)行優(yōu)化。2、 分析問題 由于主要討論封頭與筒體過渡區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，故忽略封頭上其他結(jié)構(gòu)，建立如下模型，其中筒體長度遠(yuǎn)大于邊緣應(yīng)力衰減長度，此處取用體長度為Lc=1200 mm。 有限元采用PLANE82單元，并設(shè)定軸對(duì)稱選項(xiàng)。通體下端各

2、節(jié)點(diǎn)約束軸向位移，球殼對(duì)稱面上各節(jié)點(diǎn)約束水平位移，內(nèi)部施加均勻壓力面載荷。3、 分析過程 1、環(huán)境設(shè)置 （1）以交互模式進(jìn)入ANSYS,在總路徑下建立子路徑，工作文件名取為wb01 （2）設(shè)置標(biāo)題：執(zhí)行Utility Menu>Change Title命令，彈出Change Title命令，輸入wb01 ，單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。 （3）初始化設(shè)計(jì)變量：執(zhí)行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令，彈出Scalar Paramerters對(duì)話框，輸入數(shù)據(jù)。 2、定義單元材料 （1）定義單元類型：執(zhí)行Main Menu>

3、Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Type對(duì)話框，單擊Add按鈕，彈出Library of Element Types 對(duì)話框。 （2）單擊OK，退回至Element Type對(duì)話框。 （3）設(shè)置對(duì)稱軸選項(xiàng)：在Element Type對(duì)話框中，單擊Option按鈕，設(shè)置PLANE82 element type options 選項(xiàng)，在Element behavior K3 下拉框中選擇 Axisymmetric，單擊OK。 （4）定義材料屬性：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Ma

4、terial Props> Material Model命令，彈出如下對(duì)話框：（5）單擊Isotropic項(xiàng)，彈出如下對(duì)話框：3、創(chuàng)建模型（1）生成球殼部分子午面：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Partial Annulus命令，彈出如下對(duì)話框（左），生成圖形（右）：（2）生成筒體子午面：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle >By 2 Corners命令。 （3）

5、旋轉(zhuǎn)、偏移工作面： 執(zhí)行Utility Menu>Workplane>Offset WP by Increments命令,彈出Offset WP對(duì)話框，在Degrees一欄輸入“0，-90”，單擊Apply按鈕，再在Snaps一欄輸入“0，0，L“，完成偏移，單擊OK。 （4）選擇球殼部分子午面： 執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，在下拉框中選擇Area、By Location 、Y coordinates,在Min,Max一欄中輸入“0，R2+T2”, 單擊OK。 (5)用工作面分割球殼子午面： 執(zhí)行Main Menu&g

6、t;Preprocessor>Modeling> Operate>Booleans>Divide>Area by Workplane命令，彈出對(duì)話框，單擊“Pick All”按鈕。 （6）刪除球殼應(yīng)刪除的部分： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Area and Below命令，彈出拾取框，選中編號(hào)為4的面，單擊OK按鈕。 （7）提取定義過渡段的節(jié)點(diǎn)： 在命令流輸入框中輸入K1=KP(R1,0,0),K2=KP(R1+t1,0,0),分別提取定義過渡段的節(jié)點(diǎn)1，2。 執(zhí)行Utility Men

7、u> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，在下拉框中選擇Keypoints、By Location 、Y coordinates,在Min,Max一欄中輸入“L，0”， 單擊OK按鈕。再在命令流輸入框中輸入“*get,k3,kp,num,min”,” *get,k4,kp,num,min,分別提取定義過渡段的節(jié)點(diǎn)3，4。 （8）全選擇： 執(zhí)行Utility Menu>Select>Everything命令。 （9）生成過渡段子午面： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Create>Areas Arb

8、itrary>Through KPs命令，彈出拾取框，選中8,7,9,10的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK，生成：4、網(wǎng)格劃分 （1）剖分與壁厚相關(guān)的線段： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Lines>Picked Lines命令，彈出拾取框，選中編號(hào)為2,5,7,9的4條壁線，單擊Apply按鈕，彈出如下對(duì)話框：（2）剖分筒體內(nèi)壁徑向線段： 重復(fù)（1），選中編號(hào)為8的筒體內(nèi)壁徑向線段，將NDIV設(shè)定為nc，SPACE剖分比例設(shè)定為1/ra，單擊OK。（3）剖分筒體外壁徑向線段： 重復(fù)（1），選中編號(hào)為6的筒體

9、外壁徑向線段，將NDIV設(shè)定為nc，SPACE剖分比例設(shè)定為ra，單擊OK。（4）剖分球殼內(nèi)外壁徑向線段： 重復(fù)（1），選中編號(hào)為9、10的球殼內(nèi)外壁徑向線段，將NDIV設(shè)定為nc，SPACE剖分比例設(shè)定為ra，單擊OK。（5）剖分過渡段內(nèi)外壁徑向線段： 重復(fù)（1），選中編號(hào)為1、3的過渡段內(nèi)外壁徑向線段，將NDIV設(shè)定為nc，SPACE剖分比例設(shè)定為1/ra，單擊OK。5、施加載荷與約束（1）選擇筒體低端各節(jié)點(diǎn)：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框， （6）全選擇： 執(zhí)行Utility Menu>Select>Everythi

10、ng命令。（7）劃分網(wǎng)格:執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh> Areas>Mapped>3 or 4 side 命令，劃分網(wǎng)格： 5、施加載荷與約束（1）選擇筒體底端各節(jié)點(diǎn)：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，設(shè)定選擇模式Nodes、By Location 、Y coordinates、From Full,在文本框中輸入-LC+L。（2）在所選節(jié)點(diǎn)上施加Y方向約束：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor> Loads >Define

11、loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes命令，單擊“Pick All”按鈕。彈出對(duì)話框：（3）選擇X坐標(biāo)的0節(jié)點(diǎn)： 執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，設(shè)定選擇模式Nodes、By Location 、X coordinates、From Full,在文本框中輸入0, 單擊OK。 （4）在所選節(jié)點(diǎn)上施加X方向約束：執(zhí)行Utility Menu>Solution>Define loads>Apply>Structural>Displacem

12、ent>Symmetry B.C.>On Nodes命令，彈出對(duì)話框： （5）單擊OK，生成圖形： （6）選擇內(nèi)壁對(duì)應(yīng)的線段單元： 執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，設(shè)定選擇模式Lines、By Num/Pick、From Full,單擊OK。彈出Select Lines對(duì)話框，選中編號(hào)為3,8,10的三條線段。（7）選擇依附在所選單元上的節(jié)點(diǎn):執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令, 彈出Select Entities對(duì)話框，設(shè)定模式Nodes、Attached to 、Lines

13、all、From Full,單擊OK。（8）在節(jié)點(diǎn)上施加均布?jí)毫Γ簣?zhí)行Utility Menu>Solution>Define loads>Apply>Structural>Pressure> On Nodes命令,彈出Apply Pressure On Nodes對(duì)話框，單擊“Pick All”按鈕，在Value文本中輸入P，單擊OK。生成圖：6、求解 （1）選擇所有節(jié)點(diǎn)和單元： 執(zhí)行Utility Menu>Select>Everything命令。 （2）求解： 執(zhí)行Main Menu> Solution >Solve>Cu

14、rrent LS命令，單擊開始求解對(duì)話框OK按鈕。7、結(jié)果后處理查看節(jié)點(diǎn)應(yīng)力云圖：執(zhí)行Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Solu命令，彈出Contour Nodal Solu Date對(duì)話框，單擊Stress，單擊Von Mises Stress，顯示結(jié)果：4、計(jì)算結(jié)果與分析（1）由上圖可知最大應(yīng)力發(fā)生在封頭處，最大應(yīng)力為208.798MPa。在題目中筒體材料的屈服應(yīng)力425MPa，材料的安全系數(shù)均為，則：允許的最大應(yīng)力為=425/1.5=283.333 MPa 可見強(qiáng)度滿足要求，但是筒體

15、厚度過厚，造成了很大的浪費(fèi)。（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化 從分析圖可以看出筒體和封頭過厚，現(xiàn)優(yōu)化如下取值： 1、同時(shí)減少封頭，筒體厚度 當(dāng)筒體厚度為50mm,封頭厚度為36mm時(shí)，最大應(yīng)力為272.361MPa2、由上圖可知，封頭厚度可以繼續(xù)優(yōu)化，而筒體厚度可以在適當(dāng)調(diào)整。 當(dāng)筒體厚度為46mm,封頭厚度為30mm時(shí)，最大應(yīng)力為293.851MPa 3、由圖可知筒體厚度已經(jīng)過薄，需再一次調(diào)整封；封頭厚度已達(dá)到合適值： 當(dāng)筒體壁厚為48mm，封頭厚度為30mm時(shí)，最大應(yīng)力為282.339MPa 從上面可知： 筒體最優(yōu)厚度為48mm，封頭的最優(yōu)厚度為30mm，此時(shí)既能夠滿足要求，又最省材料。加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)

16、的機(jī)械應(yīng)力分析 1、問題描述某加氫精制反應(yīng)器，設(shè)計(jì)壓力為P=8.8MaP，設(shè)計(jì)溫度為T=347。材料為2Cr1Mo，彈性模量E=2.0×105MPa，泊松比=0.3。設(shè)計(jì)溫度下材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度：裙座鍛造結(jié)構(gòu)Sm=115.5 MaP，筒體及封頭主體Sm1=153.5 MaP。 設(shè)備總重W=274000kg。 h形鍛件尺寸為：筒體內(nèi)半徑R1=1446.5mm，壁厚為t1=91 mm，封頭內(nèi)半徑R1=145605mm，壁厚為t2=56 mm，裙座壁厚t3=24mm,鍛件高度H=568 mm，試分析該加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)支撐應(yīng)力。2、問題分析根據(jù)加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)h形鍛件結(jié)構(gòu)圖建立：采用

17、軸對(duì)稱模型，其中與h形鍛件連接筒體與裙座的長度足夠長，遠(yuǎn)大于2.5倍的邊緣應(yīng)力衰減長度。由于討論h形鍛件連接區(qū)的應(yīng)力分布規(guī)律，忽略了下封頭的開孔接管。其中，筒體端部以面力P2模擬封閉筒體受力情況。將重力載荷轉(zhuǎn)化為面力形式疊加到通體端部，用P1表示， 3、分析過程 1、環(huán)境設(shè)置 （1）以交互模式進(jìn)入ANSYS,在總路徑下建立子路徑，工作文件名取為wb02 （2）設(shè)置標(biāo)題：執(zhí)行Utility Menu>Change Title命令，彈出Change Title命令，輸入wb02 ，單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。 （3）初始化設(shè)計(jì)變量：執(zhí)行Utility Menu>Paramerters&g

18、t;Scalar Paramerters命令，彈出Scalar Paramerters對(duì)話框，輸入數(shù)據(jù)。 2、定義單元材料 （1）定義單元類型：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Type對(duì)話框，單擊Add按鈕，彈出Library of Element Types 對(duì)話框。 （2）單擊OK，退回至Element Type對(duì)話框。 （3）設(shè)置對(duì)稱軸選項(xiàng)：在Element Type對(duì)話框中，單擊Option按鈕，設(shè)置PLANE82 element type options 選項(xiàng)，在El

19、ement behavior K3 下拉框中選擇 Axisymmetric，單擊OK。 （4）定義材料屬性：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令，彈出如下對(duì)話框： （5）單擊Isotropic項(xiàng)，彈出如下對(duì)話框： 3、創(chuàng)建模型 （1）創(chuàng)建系列關(guān)鍵點(diǎn)，用于定位：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入1，單擊Apply按鈕，生成坐標(biāo)為（0,0,0）關(guān)

20、鍵點(diǎn)1。 再依次輸入點(diǎn)2（tongt_di/2+tongt_t，），點(diǎn)3（tongt_di/2，），點(diǎn)5（tongt_di/2+tongt_t，-tongq_h，），點(diǎn)6（tongt_di/2+tongt_t-qunz_t，-tongq_h，）點(diǎn)7（kx(6)-xyhr1，xqunz_h-tongq_h，）。 （2）連線： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出對(duì)話框，選中編號(hào)為2、3的兩點(diǎn)，生成線段1，再選擇點(diǎn)2、5，生成線段2，再選擇點(diǎn)5、6，

21、生成線段3，單擊OK。 （3）畫包含裙座連接側(cè)過度圓弧的圓： 執(zhí)行Utility Menu>List> Keypoingts>Coordinates+Attributes命令，記錄關(guān)鍵點(diǎn)7（0.125E+04，-545,0）。再執(zhí)行執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>By Cent & Radius命令，彈出圓心位置拾取框，單擊Global Cartesian,再文本框中輸入（0.125E+04，-545,0），單擊Apply按鈕，彈出圓周任一點(diǎn)位置拾取框，在文本框

22、中輸入（0.125E+04，-545+xyhr1,0），單擊Apply按鈕，彈出ArcsBy Cent & Radius對(duì)話框，直接單擊OK。 （4）刪除多余圓弧： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line and Below命令,彈出拾取框，依次選擇編號(hào)為5、6、7的三條多余的圓弧，單擊OK。 （5）連線： 重復(fù)步驟（2）連接6,4兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 （6）重新定義關(guān)鍵點(diǎn)7為與過度圓弧等高的點(diǎn)： 在命令流中輸入“K，7，0，ky(8)”。 （7）生成h型鍛件兩個(gè)過度圓弧連接線的母體： 重復(fù)步驟（2）連接7,8兩個(gè)關(guān)

23、鍵點(diǎn)。 （8）畫球殼外壁對(duì)應(yīng)的圓： 在命令流中輸入“Circle,1,fengt_do/2”。生成圓心位置在關(guān)鍵點(diǎn)1，半徑大小為fengt_do/2的圓。 （9）刪除多余圓弧： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line and Below命令,彈出拾取框，依次選擇編號(hào)為7、8、9的三條多余的圓弧，單擊OK。 （10）線段相減： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框

24、，首先選擇被減線段10，單擊Apply按鈕，再選則相減線段6，單擊OK。 （11）刪除編號(hào)為7的線段。 （12）再次生成兩過度圓弧連接線的母體： 重復(fù)步驟（2）連接8,10兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 （13）定義輔助關(guān)鍵點(diǎn) 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入30，輸入坐標(biāo)（kx(10)-xyhr2,ky(8)-xyhr2,0）單擊Apply按鈕。再在NPT中輸入40，單擊Apply按鈕，輸入坐標(biāo)（kx(8),ky(30),0）關(guān)鍵點(diǎn)40。 （14）生

25、成輔助線以確定內(nèi)側(cè)過渡圓弧中心： 重復(fù)步驟（2）連接40,30兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 （15）畫輔助圓以確定內(nèi)側(cè)過度圓弧中心： 在命令流中輸入“Circle,1,fengt_do/2+xyhr2”。生成圓心位置在關(guān)鍵點(diǎn)1，半徑大小為fengt_do/2+xyhr2的圓。 （16）求交點(diǎn)以確定內(nèi)側(cè)過度圓弧中心： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段7，單擊Apply按鈕，再選則相減線段12，單擊OK。 （17）刪除多余圓?。?執(zhí)行M

26、ain Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line Only命令,彈出拾取框，依次選擇編號(hào)為13、14的三條多余的圓弧，單擊OK。 （18）刪除多余的關(guān)鍵點(diǎn)： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete> Keypoingts 命令,彈出拾取框，選擇編號(hào)為30的點(diǎn)，單擊OK。 （19）刪除多余線段： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling> Delete>Line Only命令,彈出拾取框，依次選擇編號(hào)為9、10、11三

27、條線段，單擊OK。 （20）畫包含內(nèi)側(cè)過度圓弧的圓： 在命令流中輸入“Circle,14，xyhr2”成圓心位置在關(guān)鍵點(diǎn)14，徑大小為xyhr2的圓。 （21）刪除7、10、11三條多余的線段。 （22）生成輔助線： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出拾取框，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“1,14,13”，單擊Apply按鈕，生成輔助線1，再在文本框中輸入“9，14,5”，生成輔助線2.。 （23）定義內(nèi)側(cè)圓弧中心： 執(zhí)行M

28、ain Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入5000，坐標(biāo)為（kx(14 ),ky(14),0），單擊OK。 （24）線段相減： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段9，單擊Apply按鈕，再選則相減線段7，單擊OK。 （25）刪除編號(hào)為12的線段。 （26）生成輔助線 執(zhí)行Ma

29、in Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出拾取框，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“7,14,7”。 （27）線段相減： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段6，單擊Apply按鈕，再選則相減線段10，單擊OK。 （28）刪除編號(hào)為12的線段。 （29）線段相減： 執(zhí)行M

30、ain Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段8，單擊Apply按鈕，再選則相減線段7，單擊OK。 （30）刪除編號(hào)為6的線段。 （31）重新定義球殼中心： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入1，單擊Apply按鈕，生成坐標(biāo)為（0,0,0）關(guān)鍵點(diǎn)1。（32）畫包含球殼內(nèi)壁的圓：在

31、命令流中輸入“Circle,1，fengt_di/2”成圓心位置在關(guān)鍵點(diǎn)14，徑大小為fengt_di/2的圓。（33）刪除編號(hào)為6，7，8的三條線段。（34）定義輔助關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入40，單擊Apply按鈕，生成坐標(biāo)為（kx(3 ),ky(7),0）關(guān)鍵點(diǎn)1。（35）生成輔助線： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> L

32、ines>In Active Cooder命令，彈出拾取框，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“3,40,37”，單擊Apply按鈕，生成輔助線1，再在文本框中輸入“12,14,2”，生成輔助線2。（36）線段相減： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段12，單擊Apply按鈕，再選則相減線段6，單擊OK。（37）刪除編號(hào)為8的線段及其附屬。（38）刪除編號(hào)為3的線段（39）生成裙座底面關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Ma

33、in Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入100，坐標(biāo)為（kx(5 ),ky(5)-h1,0），單擊Apply按鈕，生成關(guān)鍵點(diǎn)100；再在NPT中輸入200，坐標(biāo)為（kx(6 ),ky(6)-h1,0），單擊OK按鈕，生成關(guān)鍵點(diǎn)200.（40）生成裙座底面線段：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出拾取框

34、，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“100,200,100“，單擊OK按鈕。（41）生成筒體端面線段的關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入300，坐標(biāo)為（kx(3 ),ky(3)+h2,0），單擊Apply按鈕，生成關(guān)鍵點(diǎn)100；再在NPT中輸入200，坐標(biāo)為（kx(2 ),ky(2)+h2,0），單擊OK按鈕，生成關(guān)鍵點(diǎn)200.（42）刪除編號(hào)為1的線段。（43）連接通體端面線段：執(zhí)行Main Menu>Pr

35、eprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出拾取框，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“300,400,100”，單擊Apply按鈕，再依次輸入“11,300,289”，“2,400,398”，“5,100,95”，“6,200,194”，單擊OK按鈕.(44)定義應(yīng)力評(píng)定路徑所需關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT

36、中輸入800，輸入坐標(biāo)（kx(2),ky(11),0）單擊Apply按鈕。再依次輸入900（kx(5),ky(4),0）、6000（kx(300),ky(300)-400,0）7000（kx(400),ky(6000),0）（45）生成輔助線：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出拾取框，選擇Min Max Inc選項(xiàng)，在文本框中輸入“1,5000,4999”，單擊OK按鈕，生成輔助線。（46）線段相減執(zhí)行Main Menu>Preproc

37、essor>Modeling>Operate>Booleans>Divide> Line by Line命令，彈出拾取框，首先選擇被減線段13，單擊Apply按鈕，再選則相減線段15，單擊OK。（47）刪除編號(hào)為2的線段。（48）定義面域： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Arbitrary>Through KPs命令，對(duì)話框中依次輸入12,14,10,11,300,400,2,800,900,5,100,200,6,4,8,9,7，單擊OK。4、網(wǎng)格劃分 （1）定

38、義單元尺寸：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize> Areas>All Areas，彈出： （2）剖分網(wǎng)格： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh> Areas>Free命令，彈出拾取框，單擊Pick All按鈕。 （3）外側(cè)圓弧網(wǎng)格加密：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Lines命令，彈出對(duì)話框，選中編號(hào)為4,

39、11的外、內(nèi)側(cè)圓弧，單擊OK。設(shè)定Level為1，單擊OK。5、施加載荷與求解（1）內(nèi)表面施加壓力：執(zhí)行Main Menu> Solution > Define loads>Apply>Structural>Displacement>Pressure>On Lines命令，彈出對(duì)話框選擇內(nèi)表面為6,16,1（2）筒體端部施加軸向平衡面載荷：執(zhí)行Main Menu> Solution > Define loads>Apply>Structural>Displacement>Pressure>On Lines命令，

40、彈出對(duì)話框選擇內(nèi)表面為1的三條線段，單擊OK。彈出對(duì)話框：（3）裙座底端線段施加軸向位移約束：執(zhí)行Main Menu> Solution > Define loads>Apply>Structural>Displacement>Pressure>On Lines命令，彈出對(duì)話框選擇內(nèi)表面為3的三條線段，單擊OK。彈出對(duì)話框：（4）封頭對(duì)稱面施加X向位移約束：執(zhí)行Main Menu> Solution > Define loads>Apply>Structural>Displacement>Pressure>On

41、 Lines命令，彈出對(duì)話框選擇內(nèi)表面為7的三條線段，單擊OK。彈出對(duì)話框,在Lab2中選擇UX。 （5）求解：執(zhí)行Main Menu> Solution >Solve>Current LS命令，進(jìn)行求解。6、結(jié)果后處理 （1）查看應(yīng)力云圖： 執(zhí)行Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Solu命令，彈出Contour Nodal Solu Date對(duì)話框，單擊Stress，單擊Von Mises Stress，顯示結(jié)果： 焦炭塔設(shè)備模態(tài)分析 1、問題描述 焦炭塔的結(jié)構(gòu)尺寸如圖

42、所示。容器規(guī)格為6400×30975m，塔體總共分為4部分：球形封頭，上、下筒體和錐形封頭；兩個(gè)區(qū)域：泡沫段和焦炭段。泡沫段筒體壁厚為18m m，充焦段筒體壁厚為22 m m，下筒體與錐形封頭過渡段半徑為3200 m m，壁厚為22m m，上封頭為半球形，內(nèi)半徑為3200 m m，壁厚為18 m m，整個(gè)塔體由裙座支撐。筒體由多個(gè)筒節(jié)焊接而成，錐形封頭由一筒節(jié)卷焊而成。塔體主體材質(zhì)為20g,裙座圈板為20g,，焊縫材料為J427，塔體的彈性模量為1.824859E11Pa，密度為7.85E3kg/m3,泊松比為0.3；焦炭的彈性模量為4.20E8Pa，密度為0.8E3kg/m3,泊松

43、比為0.3。 2、問題分析 由于塔體壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塔體內(nèi)徑，可將問題適當(dāng)簡化。在建立有限元模型時(shí)，塔采用四節(jié)點(diǎn)的SHELL63單元 ，焦炭采用SOLID45單元，這樣模型在滿足精度要求的情況下將得到簡化。在建模時(shí)，先建立塔的關(guān)鍵點(diǎn)，連接關(guān)鍵點(diǎn)得到塔壁線，再通過旋轉(zhuǎn)得到塔的幾何模型，然后指定線的劃分份數(shù)，將塔的幾何模型，轉(zhuǎn)換為有限元模型；生成焦炭的模型是通過先生成面單元，然后將面單元延伸成體單元。 在有限元計(jì)算時(shí)，基礎(chǔ)視為剛體，將與基礎(chǔ)連接的裙支座單元的x，y，z三個(gè)自由度全部約束3、分析過程1、環(huán)境設(shè)置 （1）以交互模式進(jìn)入ANSYS,在總路徑下建立子路徑，工作文件名取為wb03 （2）設(shè)置標(biāo)題

44、：執(zhí)行Utility Menu>Change Title命令，彈出Change Title命令，輸入wb03 ，單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。 （3）初始化設(shè)計(jì)變量：執(zhí)行Utility Menu>Paramerters>Scalar Paramerters命令，彈出Scalar Paramerters對(duì)話框，輸入數(shù)據(jù)。2、定義單元材料 （1）定義單元類型：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Type對(duì)話框，單擊Add按鈕，彈出 單擊OK按鈕，退回至Element Ty

45、pe對(duì)話框，定義2號(hào)材料： （2）定義1號(hào)材料屬性：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Model命令，彈出如下對(duì)話框：（3）雙擊Isotropic標(biāo)識(shí)：單擊OK按鈕，彈出如下對(duì)話框：（4）定義2號(hào)材料屬性：用同樣的方法定義2號(hào)材料屬性，EX為4.20E8，PRXY為0.3，DENS為0.8E3。（5）定義實(shí)常數(shù)號(hào)1屬性：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete命令,彈出Real Constants對(duì)話框，單擊Add，選擇Ty

46、pe1，單擊OK按鈕，彈出如下對(duì)話框： 再用同樣的方法定義實(shí)常數(shù)號(hào)2屬性，TK（I）=up_t。3、創(chuàng)建模型 1）建立塔的幾何模型（1）打開關(guān)鍵點(diǎn)、線以及面號(hào)碼顯示開關(guān)：執(zhí)行Main Menu>PlotCtrls>Numbering命令，打開對(duì)話框：（2）生成塔壁關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入1，坐標(biāo)為（Outlet_R,0,0），單擊Apply按鈕，生成關(guān)鍵點(diǎn)1，再依次輸入2（ta_r,outlet_h,0），

47、3（ta_r,outlet_h+low_h,0）,4（ta_r,outlet_h+low_h+up_h,0）,5（ta_r,outlet_h-qun_h,0）,6（0,outlet_h+low_h+up_h,0）,7（0,outlet_h+low_h+up_h+ta_r,0）1000（0,0,0）（3）生成塔壁線：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines>In Active Cooder命令，彈出對(duì)話框，選中編號(hào)為1、2的兩點(diǎn)，生成線段1，再選擇點(diǎn)2、3，生成線段2，再選擇點(diǎn)3、4，生成線段3

48、，再選擇點(diǎn)2、5，生成線段4，單擊OK。（4）生成塔頂線：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Arcs>By End KPs& Rad命令，選取圓弧端點(diǎn)4和7，單擊Apply按鈕，選取點(diǎn)6，用于控制圓弧中心方向，單擊Apply按鈕，彈出對(duì)話框： （5）旋轉(zhuǎn)生成塔體： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>>Operate>Extude> Lines >About Axis命令，彈出對(duì)話框，輸入要旋轉(zhuǎn)的線“1,2,3,5”

49、， 單擊Apply按鈕，彈出對(duì)話框，輸入旋轉(zhuǎn)軸關(guān)鍵點(diǎn)“1000,6”， 單擊OK。彈出Sweep Lines About Axis對(duì)話框，單擊OK。同理，將4號(hào)線繞1000和6關(guān)鍵點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，生成如下幾何模型：2）建立塔的有限元模型 （1）為劃分塔的幾何模型，使之成為能用于計(jì)算的有限元模型，應(yīng)先選定各條線然后設(shè)定各線的劃分分?jǐn)?shù)： 執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Lines、By Location 、Y coordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“0”, 單

50、擊Apply按鈕，同理，將From Full改為Also Select, 在Min,Max一欄中輸入“outlet_h-qun_h”, 單擊Apply按鈕，再在Min,Max一欄中輸入“outlet_h，outlet_h+low_h，outlet_h+low_h+up_h”, 單擊OK。 （2）設(shè)定上步選擇的線劃分份數(shù)： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize> Lines >All Lines，彈出劃分分?jǐn)?shù)對(duì)話框： （3）激活Y軸為坐標(biāo)軸的柱坐標(biāo)系：執(zhí)行Utility Menu>

51、Workplane>Change Active CS to >Global Cylindrical Y命令。（4）參照建立塔的有限元模型的Step1，以坐標(biāo)系選取直線：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Lines、By Location 、X coordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“outlet_r+0.001,ta_r-0.001”, 單擊Apply按鈕，重新設(shè)定Lines、By Location 、Z coordinates、Also

52、 Select, 在Min,Max一欄中輸入“outlet_h+low_h+0.001,outlet_h+low_h+up_h-0.001”, 單擊Apply按鈕， 在Min,Max一欄中輸入“outlet_h+low_h+up_h,outlet_h+low_h+up_h+ta_r”,將Also Select改為Unselect，單擊OK。（5）設(shè)定Step4選擇的線劃分份數(shù)：重復(fù)步驟2，將NDIV設(shè)為12。（6）選擇線用于劃分網(wǎng)格：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Lines、B

53、y Location 、Zcoordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“outlet_h-qunh+0.001,outlet_h-0.001”, 單擊OK。（7）設(shè)定Step6選擇的線劃分份數(shù)：重復(fù)步驟2，將NDIV設(shè)為8。（8）選擇線用于劃分網(wǎng)格：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Lines、By Location 、Zcoordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“outlet_h+0.001,outlet_h+low_h-0.

54、001”, 單擊OK。（9）設(shè)定Step8選擇的線劃分份數(shù)：重復(fù)步驟2，將NDIV設(shè)為40。（10）全選擇： 執(zhí)行Utility Menu>Select>Everything命令。（11）選擇要?jiǎng)澐值拿妫簣?zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Areas、By Location 、Z coordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“0, low_h”, 單擊OK。(12)指定將要?jiǎng)澐謫卧膶傩裕簣?zhí)行Main Menu>Preprocessor&g

55、t;Meshing>Mesh>Attributes>Default Attribs命令，彈出對(duì)話框：（13）指定劃分網(wǎng)格方式：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher opts命令，彈出對(duì)話框：（14）劃分網(wǎng)格:執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh> Areas>Mapped>3 or 4 side 命令，彈出對(duì)話框，單擊Pick All按鈕，劃分網(wǎng)格：（15）繼續(xù)選擇面：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命

56、令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Areas、By Location 、Z coordinates、From Full,在Min,Max一欄中輸入“l(fā)ow_h+outlet_h,low_h+up_h+qun_h+outlet_h”, 單擊OK。（16）激活Step15選擇面對(duì)應(yīng)單元的屬性：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Attributes>Default Attribs命令，默認(rèn)情況下TYPE為1 SHELI 63,MAT為1，修改REAL，并指定為2.。（17）劃分塔體：執(zhí)行Ma

57、in Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh> Areas>Mapped>3 or 4 side 命令，彈出對(duì)話框，單擊Pick All按鈕，劃分網(wǎng)格： （18）合并與壓縮元素： 執(zhí)行Utility Menu>Select>Everything命令，選中所有元素，然后執(zhí)行執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items命令： 執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbe

58、rs命令,彈出Compress Numbers對(duì)話框： 3）建立焦炭幾何模型和有限元模型：（1）激活笛卡爾坐標(biāo)系：執(zhí)行Utility Menu>Workplane>Change Active CS to >Global Cartesian命令。（2）建立關(guān)鍵點(diǎn)：執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoingts>In Active CS命令,彈出下列對(duì)話框，在NPT中輸入1000，輸入坐標(biāo)（0,outlet_h,0）單擊OK。（3）由關(guān)鍵點(diǎn)生成面：執(zhí)行Main Menu>Preproces

59、sor>Modeling>Create> Areas>Arbitrary>Through KPs命令，對(duì)話框中選取1001,13,17關(guān)鍵點(diǎn)，單擊Apply按鈕，對(duì)話框中選取1001,17,2關(guān)鍵點(diǎn)，單擊Apply按鈕，對(duì)話框中選取1001,2,9關(guān)鍵點(diǎn)，單擊Apply按鈕，對(duì)話框中選取1001,9,13關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK按鈕。（4）選擇將要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的面：執(zhí)行Utility Menu> Select>Entities命令,彈出對(duì)話框，彈出Select Entities對(duì)話框，在下拉框中選擇Areas、By Location 、Y coordinates 、From Full,在Min,Max一欄中輸入“outlet_h”, 單擊OK。（5）劃分面網(wǎng)格:執(zhí)行Main Menu>Preprocessor>Meshi