输气管道受力分析（ANSYS建模）

任务和要求：

按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。求出管壁的静力场分布。要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。 所给的参数如下： 材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R?=0.6m；内径R?=0.4m；壁厚t=0.2m。 输气管体内表面的最大冲击载荷P为 1Mpa。

四.问题求解 （一）．问题分析

由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

（二）．求解步骤 定义工作文件名

选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框 定义单元类型

1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。 2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、

Quad 8node 82,在 Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。

3. 定义材料性能参数 1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。

2）在EX输入2e11，在Prxy输入栏中输入0.26，单击OK按钮关闭该对话框。

3）在Define Material Model Behavion 对话框中选择Material→Exit命令关闭该对话框。

4.生成几何模型、划分网格

1）选择Main Meun→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partail→Annulus出现Part Annulus Circ Area对话框，在WP X文本框中输入0，在WP Y文本框中输入0，在Rad1文本框中输入0.4，在Theate-1文本框中输入0，在Rad2文本框中输入0.6，在Theate-2文本框中输入90，单击OK按钮关闭该对话框。

2）选择Utility Menu→Plotctrls→Style→Colors→Reverse Video，设置显示颜色。 3）选择Utility Menu→Plot→Areas，显示所有面。

4) 选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Areas，出现Reflect Areas拾取菜

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单，单击Pick All按钮，出现Reflect Areas对话框，在Ncomp Plane of Symmetry选项中选择Y-Z plane X单选项，单击OK按钮关闭该对话框。

5）选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Areas出现Reflect Areas拾取菜单，单击Pick All按钮，出现Reflect Areas对话框，在Ncomp Plane of Symmetry选项中选择X-Z plane Y单选项，其余选项采用默认设置，单击OK关闭该对话框。 6）选择Main Meun→Preprocessor→Numbering Ctrls→Merge Items出现Merge Coincident or Equivalently Defined Items，在Label Type of Item to be Merge 下拉列表中选择all ，单击OK按钮关闭该对话框。

7）选择Main Meun→Preprocessor→Numbering Ctrls→Comprss Numbers，在Label Item to be Compressed下来列表中选择all，单击OK关闭该对话框。

8）选择Utility Menu→plot→areas命令，ansys显示窗口将显示所生成的几何模型。如图所示。

9) 选择Utility Menu→Plotctrls→Numbering命令，出现Plot Numbering Controls 对话框，选中LINE Line Numbers选项，使其错哦个OFF变为ON，其余选项采用默认设置，单击OK关闭对话框。

10）选择Utility Menu→Workplane→Change Active CS to→Global Cylindrical命令，将当前坐标系转换为柱坐标系。

11）选择Utility Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择by Location，在第三栏中选择X Coordinates单选项，在Min，Max选项中输入0.5，在第五栏中选择From Full单选项，单击OK关闭该对话框。

选择Main Meun→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manualsize→Lines→All Lines命令，出现Element Sizes on All Selected Lines对话框，在NDIV NO. Of Element Divisions文本框中输入4，单击OK关闭该文本框。

选择Utility Menu→Select→Everything命令，选择所有实体。

14）选择Utility Menu→Select→Ntities命令，出现Elect Ntities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择by Location，在第三栏中选择X Coordinates单选项，在Min，Max选项中输入0.5，在第五栏中选择Unselect单选项，单击OK关闭该对话框。

15）选择Main Meun→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manualsize→Lines→All Lines命令，出现Element Sizes on All Selected Lines对话框，在NDIV NO. Of Element Divisions文本框中输入20，单击OK关闭该文本框。

选择Main Meun→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，出现Mesh Areas拾取菜单，单击Pick All 按钮关闭该菜单。

选择Utility Menu→Select→Everything命令，选择所有实体。 选择Utility Menu→Plot→Elements命令，ANSYS显示窗口将显示网格划分结果，如图所示。

19）选择Utility Menu→file→Save as命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723-1.db，保存上述操作过程，单击ok关闭该对话框。

5.加载求解

1）选择Main Menu→Solusion→Analysis Type→New Analysis命令，出现New Analysis对话框，选择分析类型为Static，单击OK按钮关闭给对话框。 2）选择Main Menu→Plot→Lines命令，显示所有线段。

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3）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现Select Lines拾取菜单，在文本框中输入3，6，10，12 单击OK按钮关闭对话框。

4）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached to，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。

5）选择Main Menu→Solusion→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→on Nodes命令，出现Apply PRES on Nodes拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply PRES on Nodes对话框，参照下图对其进行设置，单OKk关闭该对话框。

6）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现Select Lines拾取菜单，在文本框中输入2，9 单击OK按钮关闭对话框。

7）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached to，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。

8）选择Main Menu→Solusion→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→on Nodes命令，出现Apply U,ROT on N拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply U,ROT on N对话框，参照下图对其进行设置，单OKk关闭该对话框。

9）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Selec Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现select lines拾取菜单，在文本框中输入4，7 单击OK按钮关闭对话框。

10）选择Main Menu→Select→Entities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached To，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。 11）选择Main Menu→Solusion→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→on Nodes命令，出现Apply U,ROT on N拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply U,ROT on N对话框，在Lab2 DOFs to be Contrained列表框中选择UY，在Apply as 下拉列表中选择Constant value，在VALUE Displacement value文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

12）选择Utility Menu→Select→Everything命令，选择所有实体。

13）选择Utility Menu→File→Save as命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723-2.db，保存上述操作过程，单击OK关闭该对话框。 14）选择Main menu→Solution→Solve→Current LS命令，出现Solve CurrentLoad Step对话框，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。

15）求解结束时，出现Note提示框，单击Close关闭该对话框。

16）选择Utility Menu→File→Save As命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723-3.db，保存上述操作过程，单击OK关闭该对话框。

6.查看求解结果

1）选择Main Menu→General Postproc→Plot Result→Contour Title→Nodal Solu命令，

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出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择NodalSolution→DOF solution →Displacement Vector SUM，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示位移场等值线图。如图所示。

2）选择Main Menu→General Postproc→Plot Result→Contour plot→Nodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to Becontonred选项框中选择NodalSoulution→Stress→ X-Component of Stress，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示X方向应力等值线图。如图所示。

3）选择Main Menu→General Postproc→Plot Result→Contour plot→Nodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择Nodal Soulution→Stress→ Y-Component of Stress，单击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示Y方向应力等值线图。如图所示。

4）选择Main Menu→General Postproc→Plot Result→Contour Plot→Nodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择Nodal Soulution→Stress→ von Mises stress，单击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示等效应力等值线图。如图所示。

5）选择Utility Menu→file→Exit命令，出现Exit from ANSYS对话框，选择Quit-No Save！选项，单击ok，关闭ANSYS。

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