資源描述:
《基于ANSYS Workbench的帶環(huán)肋耐壓殼體的剛度分析.pdf》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、制造業(yè)信息基子ANSYSWorkbench的帶環(huán)肋耐壓殼體的剛度分析熊傳志,江國金,胡必文,詹傳明(中國船舶重工集團(tuán)公司第七一。研究所,湖北宜昌443000)內(nèi)壓的耐壓殼體,為了'提高殼體的剛度而又不過多的增加殼體的厚度,一般在耐壓殼體的內(nèi)表面或是外表面ANSYSWorkbench軟件進(jìn)行數(shù)值仿真,對(duì)到底是內(nèi)表面加強(qiáng)筋還是外表面加強(qiáng)筋能更好明晰的結(jié)論。加強(qiáng)筋:數(shù)值仿真中圖分類號(hào):TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009—9492(201o]12—0039—031前言處理問題的思路推廣到求解彈性力學(xué)的平面應(yīng)力問題。給出了三角形單
2、元求解彈性力學(xué)問題的正確答案,并且首次耐壓殼體的應(yīng)用范圍十分廣泛,在化工行業(yè),各種壓力容器、壓力管道都是由耐壓殼體組成?,當(dāng)前發(fā)展提出了“有限單元法”的名稱。之后。應(yīng)用數(shù)學(xué)家和力學(xué)家們則通過研究找到了有限元方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)——變分原比較熱門的水下機(jī)器人,也是由耐壓殼體組成。前者是理.進(jìn)而將這一方法推廣應(yīng)用于求解各種數(shù)學(xué)物理問題,承受內(nèi)壓,而后者是承受外壓?,F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)耐壓如熱傳導(dǎo)、流體力學(xué)以及電磁場(chǎng)問題等。殼體的設(shè)計(jì)制造提出了更加嚴(yán)格的要求。當(dāng)今的材料抗ANSYSWorkbench作為ANSYS公司在20o2年開發(fā)的拉抗壓極限
3、強(qiáng)度都非常高.在承受壓力的情況下,強(qiáng)度都能很好的滿足.但耐壓殼體容易發(fā)生失穩(wěn)_2],所以其新一代產(chǎn)品研發(fā)平臺(tái)_5].不但繼承了ANSYS經(jīng)典平臺(tái)(ANSYSClassic)在有限元仿真分析上的所有功能,而且穩(wěn)定性是首要考慮的因素。在穩(wěn)定性不夠的情況下,可以通過增加壁厚或是在殼體的表面增加加強(qiáng)筋??紤]到融人了UG。PRO/E等CAD軟件強(qiáng)大的幾何建模功能。ANSYSWorkbench與經(jīng)典版本比起來操作更加簡單,在幾殼體重量的限制,一般是通過增加加強(qiáng)筋的辦法來提高何模型的建立以及網(wǎng)格的劃分方面更加快捷.最關(guān)鍵的是殼體剛度。加強(qiáng)筋的
4、添加是為了增強(qiáng)殼體的剛度,減小變形[3]。ANSYSWorkbench的后處理更加詳盡.它將各種數(shù)據(jù)整理暫且不考慮耐壓殼體在實(shí)際用途中要考慮的其它特性,建的非常有序,大大減輕了用戶后處理的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約了寶貴的時(shí)間。立理想的耐壓殼體模型。單純地從增強(qiáng)殼體剛性的角度出發(fā).加強(qiáng)筋到底是添加在殼體的內(nèi)表面還是外表面能更好3建立有限元模型。施加約束及載荷的達(dá)到效果.傳統(tǒng)的計(jì)算方法不能有效地給出結(jié)論。借助3.1建模于有限元軟件ANSYSWorkbench可以精確地計(jì)算出加筋A(yù)NSYSWorkbench軟件本身建模的功能已經(jīng)比較強(qiáng)大殼體的最
5、大變形.通過對(duì)比內(nèi)外表面分別加筋殼體的最大了.但采用三維CAD軟件PRO/E建立帶肋的壓力容器會(huì)變形.可以判斷出哪種加筋方式能起到更好地提高殼體剛更加方便。分別建立內(nèi)表面和外表面加肋的理想模型,以度的作用。IGES的格式保存.以備后面直接導(dǎo)入到ANSYSWork.2ANSYS程序的理論背景及應(yīng)用bench中進(jìn)行分析。為了保證仿真結(jié)果的可對(duì)比性,建立ANSYS的理論基礎(chǔ)是起源于結(jié)構(gòu)矩陣分析的有限元單的內(nèi)表面加肋幾何模型與外表面加肋幾何模型的殼體和肋元法?。有限元單元是一種多物理場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法,它是骨尺寸是完全一致的,唯一的區(qū)別是一
6、個(gè)肋骨加在殼體的結(jié)構(gòu)工程師和應(yīng)用數(shù)學(xué)研究人員共同智慧的結(jié)晶。1956內(nèi)表面,一個(gè)加在殼體的外表面。整個(gè)耐壓殼體的材料都年.Tul'ner和Clough等人首次將剛架分析的矩陣位移法應(yīng)是結(jié)構(gòu)鋼.其材料塑性如表l所示。一號(hào)模型為外表面加用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的分析中。之后的1960年,Clough將這種筋,二號(hào)模型為內(nèi)表面加筋。收稿日期:2010—06—19(錆IJ業(yè)信息化表l結(jié)構(gòu)鋼材料屬性利用PRO/E建立的二維示意圖如圖l所示.屬性數(shù)值平面圖繞左側(cè)的軸線旋楊氏模量2.e+005MPa轉(zhuǎn)即可得到外表面加筋泊松比0.3的圓柱殼體.平面圖繞密度
7、7.85e一006kg/mm右側(cè)的軸線旋轉(zhuǎn)即可以得到內(nèi)表面加筋的圓柱殼體。殼體的壁厚和環(huán)肋的尺寸都在平面圖中表達(dá)的非常清楚。采用這種方式建立的內(nèi)外加筋的圓柱殼體除了筋的分布表面不同,體積、質(zhì)量、筋的分布形式都是完全一樣,這樣在后面的有限元仿真過程中,計(jì)算出來的結(jié)果會(huì)有很強(qiáng)的對(duì)比性。∞㈣z。I—c罔2外表面加筋tY,j耐壓殼體幾何模型圖1帶肋耐壓的二維模型殼體壁厚H=20mm,外徑R=12Omm.矩形截面尺寸為。譬—【=罵。加【mm)∞∞8mmxl0mm。3.2劃分網(wǎng)格圖3內(nèi)表面加筋的耐壓殼體幾何模型網(wǎng)格劃分的好壞和疏密關(guān)系到計(jì)算
8、精度和計(jì)算時(shí)間.考慮到對(duì)比內(nèi)外加筋殼體的變形,需要將一號(hào)模型和二號(hào)模型的網(wǎng)格數(shù)量劃分相同。采用控制單元尺寸的方法來劃分網(wǎng)格,可以保證兩個(gè)模型的網(wǎng)格數(shù)一致。對(duì)于所建立的理想模型,采用控制elementsize=10[51.劃分出的網(wǎng)格大小疏密比較適中。滿足計(jì)算精度