圆筒内部热应力分析

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1、圆筒内部热应力分析有一无限长圆筒，其横截面结构入图1所示，筒内壁温度为200X,外壁温度为20°C,鬪筒材料参见表1,求圆筒内应力场分布(图中单位为mm)。图1圆筒横截血结构示意图弹性模量EGpa泊松比v线膨胀系数a°C-1导热系数KW/(m・°C)2200.281.3E-670表1材料性能分析该问题属于轴对称问题。由于圆筒无限长，忽略圆筒端部的热损失。沿圆筒纵截面取宽度为10mm的如图2所示的矩形截面作为儿何模型。在求解过程屮采用直接求解方法进行求解。50n图2几何模型用Ansys软件对此问题进行分析。首先定义单元类型如图3和图4.图3选择单元类型/PLANE13elementtypeo

2、ptionsOptionsforPLANE13,ElementTypeRefNo.1ElementdegreesoffreedomKIExtrashapesK2ElementbehaviorK3ElementcoordsystemdefinedK4ExtraelementoutputK5OKICancelHelpI图4PLANED单元属性对话框按照表1定义材料性能参数，按图2建立几何模型。场边等分20,短边等分5进行网格划分如图5oANJTJKU201211i02s40图5网格划分按题意进行加载，计算结果见图6、图7、图8、图9。1NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1

3、SX(AVG)RSYS-0DMX=.245E-04SMN=-.359E+07AN；YJUN14201210:31:13-・359E+07-.290E+07一・200E+07120E+07・・・2-・1GOE+O7-401090・800164-2015reyingli图6径向应力场等值线图NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIHE=1SY(AVG)RSYS=0DMX=.245E-04SMN=-.685E+08SMX=.295E+07ANJUN14201210:32:46-.€Q5E*O0・.527E*0e-.3€QE*09-.20SE*08-.«9E*07•・€0€E*0fi-・

4、447E*0B・・290E*Oe・•丄.295E*07reyingli图7轴向应力场分布等值线图SMX=-2015NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1SZ(AVG)RSYS-0DMX=.245E-04SMN=-.405E+08SMX=.310E+08ANJUN14201210:34:06.230E*08-・40SE+08・・24€E*09・・874£*07・・32GE+08■•丄67E*08-793035-715E*07・151E*0fi.210E*08reyingli图8周向应力场分布等值线图NODALSOLUTIONSTEP“SUB=1TIME-1SEQV(AVG

5、)EMX-.245E-04SMN=.266E+08SMX=.597E+08ANJUN14201210:35:29.266E+08.340E+08.303E+08.376E+08.413E+08•487E+08•560E+08•450E+08•523E+08•597E+08reyingli图9等效应力场分布等值线图由图可见径向应力在内侧和外侧达到最大，轴向应力和周向应力在外侧达到最大，等效应力在内侧达到最大。