输气管道受力分析的ANSYS实现
ansys平面应变模拟报告
一.项目要求
如图1所示为一燃气输送管道截面及受力见图，试分析管道在内部压力作用下的应力场。
几何参数：外径0.6m，内径0.4m，壁厚0.2m
材料参数：弹性模量E=120Gpa；泊松比0.26
载荷P=1Mpa。
图1燃气管受力简图
二、有限元软件选择及有限元模型
1.有限元软件选择
本项目计算选用国际大型通用有限元软件ansys来进行应力分析和强度评定。
ansys是一套功能最为强大的工程模拟的有限元软件，在生产和研究中为各国的工程师和研究人员所广泛采用，在大量的高科技产品研究中发挥着巨大的作
用。
三几何模型建立
本例属于回转体的平面应变问题，所以选取四分之一模型简化计算量。
几何模型如下
四方法步骤
1，打开ansys启动器，设置名称yuantong点机RUN。
如图3
图3
2选择结构分析勾选Structural 如图4
图4
3 选择单元类型plane183，并设置平面应变选项。
如图5
图5
4选择各向同性线形材料，并设置材料弹性模量和泊松比。
如图6
图6
5创建四分之一圆环，如图7
图7
6由线生成面单元并划分网格，如图8。
图8
7施加约束和载荷。
如图9.图10
图9
图10
8求解并绘制变形前后的总位移,如图11.。
图11
9 绘制应力云图，如图12。
图12
五结果分析
最大应力3.14mPa，最小应力1.437mPa。
最大径向位移0.009m，最小径向位移0.007m。
ansys有限元分析作业经典案例教程文件
有 限 元 分 析 作 业作业名称 输气管道有限元建模分析姓 名 陈腾飞学 号 3070611062班 级 07机制（2）班宁波理工学院题目描述：输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 PaR1=0.3R2=0.5管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。
图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目分析：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。
然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。
此外，需注意分析过程中的单位统一。
操作步骤1.定义工作文件名和工作标题1.定义工作文件名。
执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。
2.定义工作标题。
执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。
3.更改目录。
执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK2.选择单元类型。
执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →applyAdd/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。
图23.设置材料属性。
执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。
基于ANSYS软件的输气管道应力研究
输入如下 的材料属性 ： 氏模量 Ｅ ２ １ 自 比 Ｐ Ｘ ０２ 。 杨 Ｘ＝ Ｅ 松 ｌ Ｒ Ｙ＝ ．６ ４网格 划 分 ． 网 格 划分 后 如 图 ２ 。 ５加载求解 ． 在管道内表面加载气体压力 Ｐ Ｉ ａ加载及定义约束后见图 ３ ＝ ＭＰ ， 。
６读取结果 ．
宽调速 系统的研 究［ 硕士学位论 文］ ． 西安： 西安交通大学，９３ １９． ［］ ２ 张曼若． 无刷直流电动机 的发展与应 用． 微特 电机 ，９ ５２ （ ） １９ ，８ １ ：
２ ￣ ５ ３ ２
［］ ３ 郑吉． 无刷直流 电机控 制技术综述． 微特电机 ，０２ （ ）１￣ ３ ２ ０ ，３ ：１ １． ［ ］ 季秩． 电机的现在 与将来． ４． Ｅ － 无刷 微特电机 ，９ ９ （ ）２￣ ４ １９ ，５ ：３ ２ ．
后处理主要包括 ： 读取结果数据 、 图形显示结果数据 、 表显示结 列 果数据以及进行其他相应后续分析。 三、 天然 气 输送 管道 强 度 分 析过 程 由于天然气输送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断 面效应 ， 认为在其长度方向无应变产 生， 即可 以 简化为平 面问题进行求解 。
１建模 ．
建模不仅是前处理 中的重要工作 ， 也是整个分析过程 中关键 步骤 。 建立模型是否符合实际结构 ， 决定了分 析结果的准确和可靠程度。 建立
模 型 如 图 ｌ 。
图 ４位移 场等值线图
四、 结论
图 ５等效应力等值线图
从天然气输送管道的应力应变分析可知 ： （） １该天然气输送管道在内表面受到 １ Ｐ 的气体压力作用下 ， ａ Ｍ 其内 表 面 所受 的应 力 最 大 ， 大 应 力 为 ２ ９ ａ如 图 ５ 最 ． ＭＰ ， ５ 。 （ 该天然气输送管道的最大变形也在内表面， ２） 最大变形为 ５５Ｌ ．１ ． ｍ， 如图 ４ 。 由此可知 ，应用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 分析软件 可以对管道进行结构分 ＮＹ 析， 其分析结果能准确地 反映实际情况 ， 于确保管道安全运行具有重 对
ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局
ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局ANSYS CFD是一种基于数值计算的工程仿真软件，能够对流体的流动、传热、传质等现象进行模拟和分析。
它利用Navier-Stokes方程和其它相关数学模型，通过离散化将连续的物理过程转化为离散的计算问题，然后利用高性能计算机进行求解。
ANSYS CFD软件提供了强大的建模和仿真工具，能够精确地模拟和分析各种复杂的流体流动问题，包括内部流动、外部流动、湍流、多相流、传热等现象。
1.强大的前后处理功能：ANSYSCFD软件提供了丰富的建模和网格生成工具，用户可以方便地创建各种复杂的几何模型，并自动生成适应性网格。
此外，软件还提供了直观的后处理工具，可以用于可视化仿真结果、生成报告以及进行参数优化。
2.多物理场的耦合分析：ANSYSCFD软件支持多个物理场之间的耦合分析，可以模拟和分析流体流动、传热、传质等多种现象的相互作用。
例如，在石油天然气管道局中，可以通过ANSYSCFD软件模拟管道中的气体流动、石油液体混合物的流动以及换热过程，以评估管道的安全性和性能。
3.多种物理模型和数值方法：ANSYSCFD软件提供了多种物理模型和数值方法，可根据具体问题选择合适的模型和方法。
例如，对于湍流流动，可以选择k-ε模型、RNGk-ε模型、SSTk-ω模型等，并使用合适的离散化方法求解。
4.丰富的边界条件：ANSYSCFD软件支持多种边界条件的设定，包括壁面摩擦、入口边界条件、出口边界条件等。
用户可以根据实际情况设置合适的边界条件，以准确模拟并预测流体流动的行为。
5.可扩展性和并行计算：ANSYSCFD软件利用并行计算技术，可以充分利用多核处理器和集群计算机的性能，提高计算效率和准确性。
软件还提供了可扩展的模型库和算法，可以模拟各种复杂流动问题。
在石油天然气管道局中，ANSYSCFD软件可以应用于多个方面，例如：1.管道设计和优化：通过ANSYSCFD软件的模拟和分析功能，可以评估不同管道几何形状、流体输送方案对流量、压力损失、换热效率等参数的影响，从而优化管道设计。
ansys工程实例(4经典例子)
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R₁=0.6m；内径R₂=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。
ansys有限元分析作业经典案例
有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名陈腾飞学号 3070611062班级 07机制（2）班宁波理工学院题目描述：输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 PaR1=0.3R2=0.5管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。
图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目分析：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。
然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。
此外，需注意分析过程中的单位统一。
操作步骤1.定义工作文件名和工作标题1.定义工作文件名。
执行Utility Menu- Jobname-3070611062，单击OK按钮。
2.定义工作标题。
执行Utility Menu- Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。
3.更改目录。
执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK2.选择单元类型。
执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →applyAdd/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。
图23.设置材料属性。
执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。
基于SolidWorks与ANSYS的输水管路模态分析
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald89管路在工业生产中应用非常广泛，所处的工况对管路尺寸和管道布置的影响比较大。
在投运前期，管路动态性能很难通过实际的测试获取，需要通过多种途径对其进行加固，往复的修改工作一方面会导致很多问题的发生；另一方面增加较大成本。
管道振动会产生较大噪音，特别在管路的薄弱环节出现断裂和泄露，引起严重生产事故，最终导致较大损失，因此用有效快捷的方式解决这一问题尤为重要。
高压管路的振动一般都是振源引起的，往往振源种类比较多，因此难以直接获得管路振动频率。
本文是根据某企业内化水系统内高压泵出口管道振动这一工程实例，利用S ol idWork s 对该管路进行建模，采用A NSYS 分析软件对该高压管路进行模态分析，获得该管路初始状态和加固后管路的各阶固有频率，再通过对两种情形下模态进行分析比较，采取合理的施工方案，有效避开振源频率。
1 管系的简单介绍该管道为化水系统高压泵出口管道，利用S ol id Wor k s 与A NSYS之间的数据交换提供的专用接口，实现数据的共享和交换[1]。
该管路的弹性模量为EX=1.95e11M Pa，泊松比PRXY=0.305，密度DENS=7870。
2 管道振动有限元动力学方程管道振动体系的阻尼值非常小，对系统的自振频率影响很小，所以在对管道结构进行模态分析计算其固有频率和①通讯作者:李关章(1982—),男,江苏徐州人，硕士研究生,研究方向:机械设计及理论,E-m ai l：l ig ua n zh an g2010@Fox m a i l.c om。
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2017.22.089基于SolidWorks与ANSYS的输水管路模态分析①李关章*(大唐国际金坛燃机热电有限责任公司 江苏常州 213200)摘 要：采用SolidWorks对该段管路进行三维建模，应用ANSYS分析软件对该段管路系统不同工况进行振动模态分析，提取各阶固有频率，对管路振动固有频率与激振频率进行对比，使得固有频率避开振源频率，从管道结构有限元分析的角度来降低管系对外界激振力的响应。
ansys课程设计-连杆实例的受力分析
ANSYS课程设计连杆实例的受力分析一.问题描述厚度为0.5英寸的汽车连杆在小头孔周围90度处承受P=1000psi的表面载荷。
用有限元法分析了连杆的应力状态。
连杆材料性能:模量E=30×106psi，泊松比0.3。
因为连杆的结构是对称的，所以只能进行一半的分析。
采用自底向上的建模方法，采用20节点SOLID95单元进行划分。
二、具体操作流程1.定义工作文件名和工作标题。
2.生成两个圆环体。
⑴生成圆环:主菜单>预处理器>模型创建>面积圆>按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，θ1 = 0，θ2 = 180，单击应用，输入θ1 = 45，然后单击确定。
⑵打开“面编号”控件，选择“区域编号”作为“打开”，然后单击“确定”。
3.生成两个矩形。
⑴生成矩形:主菜单>预处理器>模型创建>面积矩形>按尺寸，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，点击应用，然后分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。
⑵平移工作平面:工具菜单>工作平面>偏移WP to > XYZ位置，在ANSYS输入窗口的charm输入行中输入6.5，按Enter键确认，然后单击确定。
⑶将工作平面坐标系转换为活动坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>工作平面。
4.生成圆环体并执行布尔运算。
⑴⑵进行面对面折叠操作，结果如图。
5.生成连杆体。
⑴激活直角坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局笛卡尔坐标系。
⑵定义四个新的关键点:主菜单>预处理器>创建>关键点”在Active CS中，在对话框中输入X=2.5，Y=0.5，点击应用；；X=3.25，Y=0.4，点击应用；；X=4，Y=0.33，点击应用；；X=4.75，Y=0.28，点击确定。
⑶激活全局坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局圆柱坐标系。
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现代CAE 技术及应用
（ANSY）S
输气管道受力分析的ANSYS实现
一、问题描述
一天然气输送管道的横截面及受力简图如图所示，在其内表面承受气体压力P的作用，求管壁的应力场分布。
图i管道受力简图
管道几何参数：外径 R1=0.6m ;内径R2=0.4m ;壁厚t=0.2m。
管道材料参数：弹性模量E=200Gpa ;泊松比v =0.26。
载荷：P=1Mpa。
二、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。
三、求解步骤
1.定义单元类型
定义单元类型为 Structural Solid , Quad 8node 82。
设置选项为 Plane strain。
图2定义单元类型
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图4生产部分圆环面 图5生产的几何模型结果显示
2. 定义材料性能参数 输入弹性模量和泊松比。
3. 生成几何模型，划分网格
在ANSYS 窗口创建几何模型，如图 格，如图6所示。
然后保存。
4。
转换成圆柱坐标系后划分网
图3定义材料性能参数
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图6划分网格结果显示
4、加载求解
1）选择分析类型为 Static,对线段2和9施加X方向的位移约束，对线段4和7施加Y方向的位移约束。
对管道内环面施加压力。
图7选择分析类型
图8施加位移约束对话框
图9施加位移约束、压力之后的模型保存之后求解，出现图所示的提示。
图10求解结果提示
5、查看求解结果
查看受力前与受力后的形状变化。
图11受力后形状变化
显示位移场等值线图。
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图13 X 方向应力等值线图
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6、退出ANSYS 保存结果。
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