输气管道有限元分析

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1、输气管道有限元分析姓名：袁士瑞指导老师：周小强班级：机自1104学号：10110110434基于ANSYS的输气管道有限元分析机械制造及其自动化（机电方向）机自1104班袁士瑞摘要：基于有限元ANSYS软件对输气管道进行应力分析。先通过选择单元格类型、划分网格、施加边界进行分析；再者添加载荷，求解；最后得出结果，画出应力图，找出最易破坏的位置。关键词：输气管道有限元ansys应力分析引言：在当代社会，随着科学技术的不断发展，越来越多的社会需求反应了能源的重要性。天然气作为一种新型的高效能源面临着输送的困难，这要求

2、对管道的受力进行分析以确保管道的正常使用。但由于管道受力情况复杂，且不同材料会存在较大差异，传统的解析法在计算其承载特性会产生较大误差。故基于有限元分析软件ANSYS对输气管道进行应力分析。1.传统的输气管道应力计算计算分析模型如图1所示管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。传统算法中取其某一截面为单位截面，建立单元坐标系并列出单元刚度矩阵进行求解。截面中各坐标轴方向上所受力分别为：式中，E为管道的弹性模量，A为单元的横截面积。1.用有限元法对输气管道进行应力计算2.1定义工作文件名和工作标

3、题定义工作文件名。执行UtilityMenu-File→ChangJobname-sphere，单击OK按钮。2.2定义单元类型和材料属性2.2.1设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK2.2.2选择单元类型。执行ANSYSMainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad8node82→applyAdd/Edit/Delete→Add→selectSolidBr

4、ick8node185→OKOptions…→selectK3:Planestrain→OK→Close，选择OK接受单元类型并关闭对话框。2.2.3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，选择OK并关闭对话框。2.3创建几何模型2.3.1选择ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling

5、→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)→OK2.3.2生成管道截面。ANSYS命令菜单栏:WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalSpherical→ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK如图1图1Preprocessor→Modeling→Crea

6、te→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCartesian如图2图22.3.3拉伸成3维实体模型Preprocessor→Modeling→operate→areas→alongnormal输入2，如图3图32.4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-Preproces

7、sor-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4所示。图42.5施加载荷并求解2.5.1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，弹出对话框，选择“UY”选项，单击OK按钮。同理，执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取左平面

8、，单击OK按钮，弹出对话框，选择“UX”选项，单击OK按钮。2.5.2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5图52.5.3求解。执行MainMenu-Solutio