圓筒內(nèi)部熱應力分析

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1、圓筒內(nèi)部熱應力分析有一無限長圓筒，其橫截面結(jié)構入圖1所示，筒內(nèi)壁溫度為200X,外壁溫度為20°C,鬪筒材料參見表1,求圓筒內(nèi)應力場分布(圖中單位為mm)。圖1圓筒橫截血結(jié)構示意圖彈性模量EGpa泊松比v線膨脹系數(shù)a°C-1導熱系數(shù)KW/(m?°C)2200.281.3E-670表1材料性能分析該問題屬于軸對稱問題。由于圓筒無限長，忽略圓筒端部的熱損失。沿圓筒縱截面取寬度為10mm的如圖2所示的矩形截面作為兒何模型。在求解過程屮采用直接求解方法進行求解。50n圖2幾何模型用Ansys軟件對此問題進行分析。首先定義單元類型如圖3和圖4.圖3選擇單元類型/PLANE13elementtypeo

2、ptionsOptionsforPLANE13,ElementTypeRefNo.1ElementdegreesoffreedomKIExtrashapesK2ElementbehaviorK3ElementcoordsystemdefinedK4ExtraelementoutputK5OKICancelHelpI圖4PLANED單元屬性對話框按照表1定義材料性能參數(shù)，按圖2建立幾何模型。場邊等分20,短邊等分5進行網(wǎng)格劃分如圖5oANJTJKU201211i02s40圖5網(wǎng)格劃分按題意進行加載，計算結(jié)果見圖6、圖7、圖8、圖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圖6徑向應力場等值線圖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圖7軸向應力場分布等值線圖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圖8周向應力場分布等值線圖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圖9等效應力場分布等值線圖由圖可見徑向應力在內(nèi)側(cè)和外側(cè)達到最大，軸向應力和周向應力在外側(cè)達到最大，等效應力在內(nèi)側(cè)達到最大。