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CAE大作業(yè)目錄頁LESIZE,18,,,10,,,,,1LESIZE,19,,,10,,,,,1LESIZE,20,,,10,,,,,1LESIZE,21,,,10,,,,,1LESIZE,22,,,10,,,,,1LESIZE,23,,,10,,,,,1LESIZE,24,,,10,,,,,1LESIZE,26,,,10,,,,,1LESIZE,25,,,10,,,,,1LESIZE,53,,,10,,,,,1LESIZE,13,,,10,,,,,1Vsweep,5Vsweep,1Vsweep,2Vsweep,11Vsweep,6Vsweep,16Vsweep,17VPLOTFINISH/SOLcsys,0nsel,s,loc,z,0cm,down,nodeD,down,ALLallsasel,s,,,81,,1asel,a,,,82,,1asel,a,,,89,,1asel,a,,,90,,1cm,zhoutao,areaSFA,zhoutao,1,PRES,10!alls!vplotsolvefini1.2結(jié)果圖(1)實(shí)體模型圖1.2實(shí)體模型(2)網(wǎng)格模型圖1.3網(wǎng)格劃分圖(3)應(yīng)力計(jì)算云圖圖1.4VonMises應(yīng)力計(jì)算結(jié)果云圖(4)變形結(jié)果云圖圖1.5變形計(jì)算結(jié)果云圖1.3分析(1)分析三種材料的安全系數(shù)和可能的危險(xiǎn)位置對于三種材料分別受到的最大應(yīng)力和許用應(yīng)力如表1.1所示。由于材料3的許用應(yīng)力較小,但在與材料2軸承套相交的地方收到了較大的應(yīng)力。通過比較最大應(yīng)力/許用應(yīng)力可知,三種材料的可靠性為材料1>材料2>材料。表1.1三種材料應(yīng)力分析表項(xiàng)目材料1材料2材料3最大應(yīng)力(MPa)<25.61<230.24<179.08許用應(yīng)力(MPa)325650250最大應(yīng)力/許用應(yīng)力(%)7.935.471.6對于變形,在軸承套上部前端有最大變形,即圖1.5中紅色區(qū)域,因此該區(qū)域?yàn)槲kU(xiǎn)區(qū)域,容易發(fā)生斷裂。(2)模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)、單元數(shù)分別是多少?節(jié)點(diǎn)數(shù):89126單元數(shù):782302井眼穩(wěn)定性與井筒壓力地層巖石彈性模量6.54×103MPa,泊松比:0.22,內(nèi)聚力:18MPa,內(nèi)摩擦角:28°。地應(yīng)力σ1=50MPa,σ2=(10~50)MPa,井筒內(nèi)壓p=(0~40)MPa,井眼直徑220mm,取井眼周圍約15倍井眼直徑范圍進(jìn)行分析(即取3.0m),用彈性和彈塑性有限元分析井眼徑向位移變化、井壁周圍的應(yīng)力變化和井眼穩(wěn)定性討論。要求:(1)用彈性和彈塑性有限元分析井眼徑向位移變化、井壁周圍應(yīng)力變化和井眼穩(wěn)定性討論。圖2.1井眼模型2.1APDL代碼fini/clear/filnam,wellbore/prep7p1=50p2=50p0=40ET,1,plane42MP,EX,1,6.5E3MP,PRXY,1,0.22TB,DP,1,,,TBMODIF,1,1,18TBMODIF,1,2,28RECTANG,,1500,,1500cyl4,,,110ASBA,1,2LESIZE,10,,,50,0.2LESIZE,9,,,50,0.2LESIZE,2,,,50LESIZE,3,,,50LESIZE,5,,,20LCOMB,2,3,0MSHAPE,0,2DMSHKEY,1AMESH,all/sol!DL,10,,ux,0!DL,9,,uy,0nsel,s,loc,y,1500SF,all,PRES,p1nsel,s,loc,x,1500SF,all,PRES,p2SFL,5,PRES,p0lsel,s,,,9,,1lsel,a,,,10,,1DL,all,,SYMMallscsys,0n0x=node(110,0,0)n0y=node(0,110,0)solve/post1csys,1PATH,Wellbore1,2,30,20PPATH,1,n0xPPATH,2,n0yRSYS,1/triad,off/CONT,1,8,AUTO/REPLOT2.2井眼徑向位移變化圖2.2井眼徑向位移變化云圖圖2.3不同內(nèi)壓和σ2下井眼徑向位移變化規(guī)律2.3井壁周圍應(yīng)力變化在柱坐標(biāo)下井壁周圍應(yīng)力計(jì)算結(jié)果云圖如圖2.4所示。改變p及σ2的值,井壁周圍最大應(yīng)力變化規(guī)律和最小應(yīng)力變化規(guī)律如圖2.5和圖2.6所示。經(jīng)模擬,最小應(yīng)力逐漸從井壁四周向井眼上邊緣轉(zhuǎn)變,最大應(yīng)該發(fā)生在井眼左右兩側(cè)。圖2.4井壁周圍應(yīng)力計(jì)算結(jié)果云圖圖2.5井壁周圍最大應(yīng)力變化規(guī)律圖2.4井眼穩(wěn)定性討論經(jīng)過模擬,當(dāng)井眼內(nèi)壓力減小時(shí),井眼畸變嚴(yán)重,受到的應(yīng)力增大,井筒的穩(wěn)定性降低。因此,需保證井筒內(nèi)具有一定壓力以維持井眼的穩(wěn)定性。3鋼板受力分析鋼板:E=2.1*105MPa;v=0.3,材料屈服應(yīng)力:650MPa,厚度=25mm;P=30MPa。要求:(1)求孔眼附近sx的值(用路徑曲線分析),鋼板內(nèi)sx、sy、txy以及VonMises的應(yīng)力場分布,形成Word文件分析報(bào)告;(2)P約為多少時(shí),鋼板開始屈服,圖3.1鋼板受力圖鋼板內(nèi)最大VonMises應(yīng)力發(fā)生在什么位置?孔眼內(nèi)壁附件的位移變化以及各種應(yīng)力變化等值線云圖,形成分析報(bào)告。3.1APDL代碼fini/clear/filnam,gangban/prep7p=196et,1,plane82KEYOPT,1,3,3R,1,25,mp,ex,1,2.1E5mp,prxy,1,0.3rectng,,150,,150cyl4,,,13asba,1,2dl,10,,ux,0dl,9,,uy,0sfl,2,pres,plesize,10,,,20,0.2,,,,1lesize,9,,,20,0.2,,,,1lesize,2,,,25,,,,,1lesize,3,,,25,,,,,1lesize,5,10,,,,,1mshape,0,2dmshkey,0amesh,allcsys,0n0x=node(13,0,0)n0y=node(0,13,0)/solsolve/triad,offfini/post1csys,1PATH,Wellbore1,2,30,20PPATH,1,n0xPPATH,2,n0yRSYS,1/triad,off/CONT,1,8,AUTO/REPLOT3.2應(yīng)力場分布圖3.2孔眼附近sx的值(用路徑曲線分析)圖3.3鋼板內(nèi)sx、sy、txy以及VonMises的應(yīng)力場分布云圖(P=30MPa)當(dāng)P=30MP時(shí),鋼板所受應(yīng)力遠(yuǎn)小于其屈服應(yīng)力,發(fā)生破壞的可能性較小。3.3屈服條件欲使鋼板屈服,最大應(yīng)力必須達(dá)到材料的屈服極限,將P=200MPa帶入APDL代碼,進(jìn)入ANSYS運(yùn)行分析得鋼板的sx、sy、txy以及VonMises的應(yīng)力場分布云圖如圖3.4所示。由圖3.4(d)可知,當(dāng)P=200MPa時(shí),鋼板所受應(yīng)力已大于其屈服應(yīng)力650MPa,鋼板開始屈服,屈服點(diǎn)發(fā)生于圓孔的上、下邊緣。由圖3.5可知,最大位移發(fā)生在鋼板兩側(cè)。圖3.4鋼板內(nèi)sx、sy、txy以及VonMises的應(yīng)力場分布云圖(P=200MPa)4桁架受力分析結(jié)構(gòu)均為圓形鋼材桁架。直徑5mm。材料特性:E=2.0*1011N/m2v=0.3要求:(1)求反力、桿的內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)位移;圖4.1桁架結(jié)構(gòu)圖(2)分析哪些桿受壓、哪些桿受拉。4.1APDL代碼fini/CLEAR/FILNAM,Jinghong_201421000244/PREP7N,1,0,,,,,,N,2,1,,,,,,N,3,2,,,,,,N,4,0.5,1,,,,,N,5,1.5,1,,,,,ET,1,LINK1R,1,0.005,,MP,EX,1,2.e11,MP,NUXY,1,0.3,E,1,2E,2,3E,1,4E,2,4E,3,5E,2,5E,4,5FINISH/SOLUD,1,,,,,,ALLD,3,,,,,,UYF,2,FY,-10000,SOLVEFINISH/POST1ETABLE,AXIAL,LS,1ETABLE,MEMFOR,SMISC,1PRETAB,AXIAL,MEMFORPRRSOL,F4.2結(jié)果圖圖4.2桁架內(nèi)力云圖圖4.3桁架位移云圖4.3分析(1)支反力分析表4.1支反力計(jì)算結(jié)果NODEFX(N)FY(N)1-0.227E-115000.0035000.00(2)桿的內(nèi)力分析表4.2桿的內(nèi)力及力矩計(jì)算結(jié)果ELEML1L2L3L4L5L6L7AXIAL500000500000-1.11800011180001118000-11180001000000MEMFOR25002500-559055905590-5590-5000拉壓狀況受拉受拉受壓受拉受拉受壓受壓(3)節(jié)點(diǎn)位移分析表4.3節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算結(jié)果NODEUXUYUZUSUM10.00000.00000.00000.000020.2500E-05-0.177725E-040.00000.1790E-0430.5000E-050.00000.00000.5000E-0540.5000E-05-0.0488E-050.00000.1790E-450.8470E-21-0.0488E-050.00000.9488E-055管道層流和紊流層流模擬:1.2D管道,模擬雷諾數(shù)為90的層流問題,速度為1in/s。2.獲得解后,增加速度到50in/s,研究其對流場的影響獲得新的解。3.增加管道長度30in,研究流場變化。圖5.1管道尺寸表5.1尺寸及特性表入口長度4in入口高度1in過渡區(qū)長度2in出口高度2.5in初始出口長度4in擴(kuò)展出口長度30in空氣密度1.21x10-7lbf-s2/in4空氣粘度2.642x10-9lbf-s/in2入口速度1in/sec*出口壓力0psi*計(jì)算50步后重起動(dòng)5.1APDL代碼fini/clear/filname,Fluid_CFD_Exe/PREP7ET,1,FLUID141RECTNG,0,4,0,1,RECTNG,6,10,0,2.5,L2TAN,-3,-7A,3,2,5,8LESIZE,1,,,15,-2,,,,1LESIZE,3,,,15,-2,,,,1LESIZE,9,,,12,1,,,,1LESIZE,10,,,12,1,,,,1LESIZE,5,,,15,3,,,,1LESIZE,7,,,15,1/3,,,,1LESIZE,4,,,10,-2,,,,1LESIZE,2,,,10,-2,,,,1LESIZE,8,,,10,-2,,,,1LESIZE,6,,,10,-2,,,,1MSHAPE,0,2DMSHKEY,1amesh,allABBR,tri,/triad,offDL,4,,VX,1,1DL,4,,VY,0,1DL,1,,VY,0,1DL,1,,VX,0,1DL,3,,VX,0,1DL,3,,VY,0,1DL,9,,VX,0,1DL,9,,VY,0,1DL,10,,VY,0,1DL,10,,VX,0,1DL,7,,VX,0,1DL,7,,VY,0,1DL,5,,VY,0,1DL,5,,VX,0,1DL,6,,PRES,0,1FINISH/SOLFLDATA12,PROP,DENS,8FLDATA12,PROP,VISC,8FLDATA7,PROT,DENS,AIR-INFLDATA8,NOMI,DENS,-1FLDATA7,PROT,VISC,AIR-INFLDATA8,NOMI,VISC,-1FLDATA7,PROT,COND,CONSTANTFLDATA8,NOMI,COND,-1,FLDATA7,PROT,SPHT,CONSTANTFLDATA8,NOMI,SPHT,-1,!/COM,,SteadyStateAnalysis,0FLDATA2,ITER,EXEC,60,FLDATA3,TERM,VX,0.01,FLDATA3,TERM,VY,0.01,FLDATA3,TERM,VZ,0.01,FLDATA3,TERM,PRES,1e-008,FLDATA3,TERM,TEMP,1e-008,FLDATA3,TERM,ENKE,0.01,FLDATA3,TERM,ENDS,0.01,FLDATA5,OUTP,SUMF,10,FLDATA15,PRES,REFE,14.7,FLDATA16,BULK,BETA,1e+015,FLDATA17,GAMM,

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