基于Workbench的球罐建模方案与应力分析
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Ansys Workbench 应力线性化过程图文详解
1. 首先,要进行应力线性化,必须定义适当的路径,classic中通过命令【ppath】进行,这里方法是在model标签上右键插入Construction Geometry,如下图:
2. 选择后,Outline中出现Construction Geometry选项,在选项上右键插入path,如下图
3. 插入路径后,显示如下图所示路径的Detail选项卡,黄色区域是对路径的定义区域,目前版本只能定义两点的路径,可已通过选择点、线、面或者坐标的方式定义起、止点【默认的,face模式,则取点为面中心,edge模式,取点为其中点,vertex模式,取点为模型上存在的点,坐标模式,取点为鼠标点击的模型表面任一点,选中的点都可以Detail项中的x,y,z坐标值进行调整】
4. 定义好的路径如下图所示
选择方式按钮
这里定义路径参照的坐标系,路径取样点数信息
5. 定义好路径后,在标签【Solution】上右键插入应力线性化选项,或者点中【Solution】后,在快捷栏选择一种应力线性化,效果是一样的,如下图所示
6. 插入应力线性化选项后,出现如下图所示的Detail选项卡,黄色为预选的路径
选择参与线性化的实体
选择应力线性化类型,其实就是重新定义
线性化结果时间选项,多载荷步求解使用
线性化参照的坐标系,可以选择自己定义的坐标系
通过subtype选择的应力类型都会出现在这里,可以看到,
这些结果都是可以参数化的,也就是说,可以继续进行基于
线性化应力结果的优化
定义好的路径会在这里显示,
选择一个作为当前线性化路
径
7. 线性化的结果示例。
应力线性化选项,做过的朋友都明白,不详细说了。
基于 Workbench的立式储罐吊装工况应力分析摘要:文章采用ANSYS Workbench有限元软件对立式储罐进行整体建模,分析设备在吊装工况下的强度和变形,验证设备在吊装工况是否满足相关标准要求,并对设备竖直吊装与斜15°吊装下的计算结果进行对比研究,研究结果对设备的设计和设备的吊装具有重要的指导意义。
关键词: Workbench;立式储罐;吊装工况;应力分析1.引言储罐是广泛用于石油、化工、核电等工业领域的一种常见设备,其存储的物质通常具有易燃、易爆、腐蚀等特性。
储罐储量一般较大,一旦发生破坏,危害十分严重。
因此针对储罐进行可靠地设计与分析,保证其安全非常重要。
本文以废水槽为例,采用ANSYS Workbench有限元软件对立式储罐进行计算,分析储罐在吊装工况下的应力,判定其是否满足相关标准要求,并研究了吊装角度对设备的影响。
2. 模型建立2.1几何模型废水槽主要由封头、圆柱形筒体、4个轴式吊耳、底板及接管等组成。
封头与筒体、筒体与吊耳、筒体与底板之间都为焊接连接。
设备通过4个轴式吊耳进行吊装。
本文只研究吊装工况下设备的受力情况,故从简化模型角度考虑在建模中忽略接管的建立。
2.2网格划分废水槽的封头、筒体和底板均为薄壳结构,采用Shell181单元进行建模。
4个轴式吊耳采用Solid 186实体单元建模,两种不同的单元间采用多点约束MPC 法绑定接触。
2.3载荷及位移边界条件考虑到制造厂的制造误差的影响,设备质量考虑1.2倍空重,同时考虑到吊装时动载荷冲击系数、多个吊耳吊装时的不均匀性[2],计算时将总重(吊装综合影响系数*1.2倍空重)以等效密度形式加到设备自重上。
根据标准要求,吊索方向为与竖直方向夹角≤15°,故本文模拟2种极限工况:设备垂直吊装和斜15°吊装,即四个吊索方向与竖直方向夹角分别为0°和15°。
有限元模型在吊耳挡板端面施加沿竖直方向或者沿夹角15°方向UZ=0的约束条件。
Workbench-Simulation Heat Transfer 11.0Workshop 10流体热单元和热应力分析分析Workshop Supplement •一个有内部热源的物块(4m x 10m x 1m),通过三个水流通道(直径0.25m)进行冷却。
•计算流体的最大温度和全部的热流•通道由一维流体热单元“Pipe” 进行建模水流通道以线框方式查看分析参数Workshop Supplement•材料属性ρhVD =–使用钢材料Re启动几何文件Workshop Supplement•双击几何文件passages.agdb•查看实体模型。
附加三条线,用来表示水流。
–Solid–Center,Right,Left•查看参数管理器中的内容查看参数管中的内容•返回到Project页,然后启动一个新的仿真分析。
高亮仿真Workshop Supplement使用米作为长度单位指定水的材料属性Workshop Supplement •在Geometry下,高亮“Center” ,找到默认设置—Structural Steel。
•在水的细节栏中,左击Structural Steel然后选择新材料…•右击New Material,输入值并重命名为Water。
N M t i l输入值并重命名为W t设置材料属性Workshop Supplement •类似的,设置其他两条水流通道的材料属性…–在Right和Left下,将Structural Steel替代为S l S lWater。
钢的材料属性Workshop Supplement •接受Simulation定义的钢材料属性。
料属性分析类型Workshop Supplement •New Analysis –Steady State Thermal水流的几何–命令行Workshop Supplement•单元类型:默认情况下Si l ti将线定义为梁我们使用命令行来覆盖这个默认–默认情况下,Simulation将线定义为梁。
基于AnsysWorkbench的储气罐有限元应力分析设计高佳【摘要】传统的储气罐设计采用理论计算与类比方法,随着新材料、新技术的发展,人们对高质量储气罐需求越来越高,传统计算方法往往无法在使用前直观储气罐应力和变形情况,本文通过使用AnsysWorkbench对设计压力下储气罐进行有限元分析,验证设计的安全性.【期刊名称】《中国金属通报》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】2页(P138-139)【关键词】储气罐;仿真;有限元分析【作者】高佳【作者单位】江苏信泰化工装备有限公司,江苏睢宁 211500【正文语种】中文【中图分类】TH49储气罐在生产与生活中广泛应用,储气罐主要由筒体、封头、法兰、接管等密封性原件组成,利用ANSYSWorkbench对储气罐三维建模,对储气罐的结构进行全面的有限元计算分析,为设计提供理论依据,具有重要的理论意义和工程实用价值。
文献1采用仿真的方法,模拟用气量的变化,得出储气罐容积计算的数学模型,解决混气系统供气量的调节不平衡的问题[1];文献2利用PRO/E建立了储气罐的仿真模型,完成了机械系统的总体设计,进行了检测平台、罐体支撑台架、传送装置、夹紧与堵孔装置等机械部件的详细设计,对气密性测控系统的技术实现进行了分析与研究,完成了气缸、电机等执行设备的选型设计与参数计算[2];文献3通过用户自定义函数(UDF)对动态点火具质量流率边界、装药燃烧加质过程进行数值仿真,对双脉冲发动机真实点火过程的不同阶段冲击特性进行分析研究,建立了双脉冲发动机冷气冲击内流场二维轴对称计算模型,对自由装填双脉冲发动机冷气冲击试验过程进行了数值仿真,仿真与试验得到的压力-时间曲线较吻合,验证了计算模型的准确性。
根据数值计算结果,研究分析了从金属膜片破开到冷气冲击结束双脉冲发动机燃烧室压力与流场变化特性[3]。
本文利用薄壳理论和有限元方法对储气罐进行应力和变形静力计算,完成储气罐的静态模态分析,为进一步设计高压储气罐提供理论依据。
关于大型球罐的实验应力数值评估分析作者:拉多万·彼得罗维奇,米罗斯拉夫·日夫科维奇等摘要:本文介绍了使用有限元分析程序和实验测试相结合的球罐设计方式,以便最小化设计时间并验证球罐设计强度。
简要介绍了设计过程初始阶段罐体强度计算的分析程序。
基于分析结果,确定球罐尺寸并建立有限元模型。
有限元分析用于识别具有高应力集中的区域。
有限元结果表明,在球罐支撑点的等效应力值超过屈服应力值,但超过并不显著并且只在非常小的区域内,因此认为整体设计是有价值的。
实验测量验证了有限元分析的结果,不需要在支撑点处对球罐进行补强。
8个月后重复实验得出与原始测量相同的结果,从而证明对球罐支撑点不进行补强的决定。
关键词:应力评估分析; 实验测试; 有限元方法(FEM); 球罐1. 简介该球罐(图1)属于设计用于储存丁烷,丙烷或中等压力的丙烷-丁烷混合物的稳定高架罐。
[1-3]图1容积1000立方米球罐这些高度易燃气体需要储存在设计得最安全的储罐中[4]。
球罐所受载荷有流体压力,流体静压力[5]和由于其自身重量产生的力。
除了这些恒定载荷,由于风力[6],雪[7]以及地震载荷[8,9]的作用,可能产生其他载荷。
为了防止这些有害气体的泄漏或发生火灾,检测罐体结构中的损坏是至关重要的[5]。
然而,遵守安全协议的良好的罐体设计可以防止罐体结构中发生临界损坏。
为了确保他们的设计没有缺陷,工程师不能仅仅依靠分析结果,他们还需要通过数值模拟和实验测试验证他们的设计,这就是本文中提出的方法。
简单解释了用于设计球罐的公知分析程序[10]。
使用应力的薄膜状态和旋转表面形式的壳的平衡方程,在平行和子午线的圆的切线方向上薄膜应力的表达式的详细推导在[11]中给出。
分析解决方案用于设计的初始阶段,因为球罐的基本尺寸可以在相对较短的时间内获得[10],但该解决方案不考虑具有高应力集中区域的特殊性,例如罐与其支撑件之间的连接点,因此需要更详细的数值分析,以确定所提出的设计能满足安全标准。
workbench计算应力的方法
Workbench是一款强大的工程分析软件,可用于计算应力、变形、热传递等多个领域。
在工程领域中,对材料的强度和稳定性进行分析是非常重要的,而计算应力是其中一个重要的环节。
下面介绍一些使用Workbench计算应力的方法。
1. 准备模型
首先需要准备一个有限元模型,可以通过CAD软件或者Workbench自带的几何建模工具进行建模。
建模完成后需要进行网格划分,使得模型能够被分解为多个小单元,这些小单元就是有限元。
在网格划分时需要注意单元的大小和形状,以确保精度和计算效率的平衡。
2. 施加载荷和约束条件
在进行应力计算前需要明确施加到模型上的载荷和约束条件。
载荷可以是力、压力、温度等,约束条件可以是固定边界、对称边界、自由边界等。
Workbench提供了多种载荷和约束条件的选择,可以根据实际需求进行设置。
3. 进行分析
设置载荷和约束条件后,就可以进行分析了。
Workbench提供了多种分析方法,如静力学分析、动力学分析、热力学分析等。
选择不同的分析方法需要根据实际需求进行判断,一般情况下静力学分析即可满足需求。
4. 查看结果
分析完成后可以查看结果。
Workbench提供了多种结果查看方式,如应力云图、变形云图、位移云图等。
通过查看结果可以了解模型中各个部位的应力情况,进而进行结构设计和优化。
总之,Workbench是一款功能强大的工程分析软件,能够方便地进行应力计算和分析。
掌握其应力计算的方法对于工程师来说是非常必要的。
Stress Analysis of Spherical Tank based on
Workbench Submodeling
作者: 杜文毅;高红利
作者机构: 广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000
出版物刊名: 广东石油化工学院学报
页码: 44-46页
年卷期: 2016年 第4期
主题词: 球罐;子模型;有限元;Workbench
摘要:以3 000 m^3液化烃球罐为例,对Workbench子模型技术在球罐应力分析中的应用进行了讨论。
利用绑定接触(基于MPC算法)形成过渡区域的方法在Workbench中实现了壳到体的子模型技术。
根据粗糙模型的总体位移云图确定了子模型的切割边界,在子模型切割边界上均匀地选取了8个点,通过对比粗糙模型网格加密前后这8个点的总体位移解确认了切割边界上位移解的合理性。
对比结果可知,基于Workbench的子模型技术在占用较少计算资源的情况下能获得精度较高的计算结果。
Workbench下切向应力分析
今天给大家介绍一下Workbench下切向应力分析,主要研究怎么读取切向应力结果。
首先给大家介绍一下求解流程,如下:
1、有限元仿真流程
1-1、前处理
1-1-1、几何模型构建
1-1-2、材料定义
1-1-3、有限元系统模型构建
1-2、求解
1-2-1、加载条件/边界条件
1-2-2、求解设置
1-2-3、大变形
1-3、后处理
1-3-1、查看结果
1-3-2、评估结果
1-3-3、修正结果
2、前处理
2-1、几何模型构建
采用稳态结构分析模块,使用DM建立几何结构,效果如图1。
▲图1
2-2、材料的定义
进行材料的定义,相关设置如图2所示。
▲图2
2-3、构建有限元系统模型
主要包括7要素,对应的类型见图3
▲图3
具体操作流程以及操作步骤如图4:
▲图4
2-3-1、判断刚柔性:采用柔性体
2-3-2、默认接触;
2-3-3、第一次网格划分默认
2-3-4、材料赋予:采用定义好的材料2-3-5、连接关系:采用默认的绑定接触
2-3-6、网格划分默认
3、求解
3-1、加载条件/边界条件如下图
对加图5所示位置施加无摩擦约束。
▲图5
同时在图6所示位置施加对应的压力2.0684e+008Pa,如图6所示
▲图6
3-2、求解设置
求解设置默认
3-3、大变形默认
4、后处理
求得最终变形分布如图7所示
▲图7
创建局部圆柱坐标系,如图8所示
▲图8
查看切向法向应力,选择刚定义好的圆柱坐标系,如图9所示。
▲图9。