基于ANSYS的导管架平台强度分析
142
1 概述
导管架平台主要由两大部分组成。
一部分是支承结构，由导管架和钢管桩组成，用来支承上部设施与设备的基础结构；一部分是上部设施与设备，由甲板与其上的设备组成，作为收集和处理油气、生活及其他用途的场所
[1]。
导管架是由腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。
在实际的平台设计中，要根据不同的海域，选取不同
的波浪理论来计算结构的波浪力。
目前对于二维波浪理论的各种求解算法已经有了许多的研究应用，但在国内的大型平台结构分析系统方面仍有很多工作有待解决[2]。
在现代的平台设计中，用人工去简化作用在结构上的波浪荷载已不切实际，所以解决大型导管架平台结构分析中的波浪荷载自动处理问题有实际意义。
2 PIPE59单元特点和模拟方法
ANSYS软件中的PIPE59单元是与空间梁单元类似的单元，能够计算圆管形构件的流体静力和动力效应[3，4]。
利用这些特点，考虑用该单元模拟海流载荷，通过输入单元控制参数，就可以自动模拟海流特性。
波浪通过导管架平台时，随着地震相位周期性的变化，对平台结构的作用力也在作周期性的变化。
为此按照一定的步长对相位角（0～360 o
）进行等分，编程计算求得环境载荷从8个方向施加时每个方向产生最大作用的相位角，计算结果见表1。
表1 相位角计算结果
载荷方向0 o 45 o 90 o 135 o 相位角350 o 336 o 342 o 4 o 载荷方向180 o 225 o 270 o 315 o 相位角
28 o
41 o
36 o
14 o
3 导管架平台强度分析3.1 结构计算模型
采用ANSYS软件构建其有限元模型，取甲板主梁组成
的梁格和导管架各构件作为梁单元组成的空间结构（见图1）。
采用PIPE16和PIPE59单元模拟导管架，采用BEAM 单元模拟平台梁格，模型共计598个单元，527个节点。
建模中应考虑在泥面处设断点，泥面上下模型赋值不同单
元。
图1 ANSYS有限元分析模型
根据规范，可将桩的下部模拟为刚性固定端，刚性固定端位于设计泥面垂直以下T （m）处[6]。
设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决定。
T 值可按经验公式确定：
T =6D
（1）
式中：D —桩外径，m。
3.2 组合工况分析
3.2.1 冰载荷
在风和流作用下，大面积冰原挤压垂直孤立桩柱产生的冰载荷的计算方法，导管架所受的最大冰力为：
F I =m ×K 1×K 2×σc ×D ×h
（2）
式中：K 1、K 2—桩的局部挤压系数和桩与冰层接触系数；m —桩的形状系数，园柱体取0.9；σc —冰的单轴极限抗压强度（KPa），2244KPa；D —导管架直径（m）；h —冰层厚度（m）。
3.2.2 风载荷
最大风速为45m/s，方向0 o 、45 o 、90 o 、135 o 、180 o 、225 o 、270 o 、315 o 。
风荷载计算公式为：
基于ANSYS的导管架平台强度分析
任红伟
中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 山东 东营 257000
摘要：导管架平台的波浪力分析是设计中的难点，利用ANSYS软件中PIPE59单元的浮力、波浪及海流荷载计算功能，通过控制单元参数可达到自动模拟海流载荷目的。
在Water Table菜单中分别输入8个方向波流参数，其中疲劳分析考虑的是平台在一个周期里受到的最大和最小波浪载荷，编程计算求出每个方向产生最大作用的相位角。
通过建模分析，得到8种工况下结构位移和导管架各点应力。
关键词：导管架平台 强度分析 海流载荷 PIPE59单元
Strength analysis of jacket platform based on ANSYS
Ren Hongwei
Drilling Technology Research Institute ，Shengli Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257000，China
Abstract：The wave force analysis is difficult in design for jacket platform. PIPE59 element in ANSYS software has the function of computing buoyancy，wave and current load. The current load can be simulated automatically by adjusting the unit parameters. The wave flow parameters of eight directions were input in the Water Table menu respectively. Fatigue analysis needs the maximum and minimum of wave load in a cycle of platform，programming to calculate the phase angle of maximum effect in each direction. By modeling analysis，the structural displacement and stress at various points of jacket is obtained in eight kinds of conditions.
Keywords：jacket platform；strength analysis；current load；PIPE59 element
143
F w =K ×K z ×p 0×A
（3）
式中：p 0为基本风压；K —体型系数；K z —海上风压高度变化系数；A —结构构件受风的投影面积。
计算工况组合见表2，其中甲板自重、设备载荷和活载荷根据实际情况加载。
表2 工况组合情况
序号工况组合
1甲板自重+设备载荷+活载荷+0 o
角入射冰荷载+流载荷+风载荷 2甲板自重+设备载荷+活载荷+45 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷3甲板自重+设备载荷+活载荷+90 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷4甲板自重+设备载荷+活载荷+135 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷5甲板自重+设备载荷+活载荷+180 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷6甲板自重+设备载荷+活载荷+225 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷7甲板自重+设备载荷+活载荷+270 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷8
甲板自重+设备载荷+活载荷+315 o 角入射冰荷载+流载荷+风载荷
3.3 结果分析
使用ANSYS结构分析软件对上述工况进行结构静力分析，可得到结构位移和杆内各点第4强度理论（Mises）相当应力。
平台各构件在外载荷作用下，应具有足够的强度和刚度，根据整体结构静力分析，求得各构件的内力。
结构各点Mises应力如图2所示，通过计算分析可知，在冰载荷、流载荷和风载荷沿225o 入射角作用时，平台结构最危险，平台甲板部分产生的最大工作应力值为139.8MPa，导管架与桩部分产生的最大工作应力值为99.8MPa。
a.载荷沿0o 角作用时平台应力图
b.载荷沿45o 角作用时平台应力图
c.载荷沿90o 角作用时平台应力图
d.载荷沿135o 角作用时平台应力图
e.载荷沿180o 角作用时平台应力图
f.载荷沿225o 角作用时平台应力图
g. 载荷沿270o
角作用时平台应力图
h.载荷沿315o 角作用时平台应力图
图2 载荷应力云图
4 结束语
1）选取PIPE59单元，按照一定的步长对相位角进行等分，编程计算求得在每一相位等分点平台所受的波浪载荷，获取其中合力最大和最小的计算结果，作为疲劳分析的载荷计算工况。
通过Water Table菜单控制波流参数。
2）通过建模加载分析，得到8种工况下结构各点Mises应力，并计算出在冰载荷、流载荷和风载荷沿225o 入射角作用时，平台结构最危险。
参考文献
[1] 郑雪坤，陈义厚，王松.导管架海洋平台波浪地震荷
载分析及研究[J].内蒙古石油化工，2007（5）：321-322.
[2] 姜绍云.波流作用下导管架平台桩基冲刷试验研究[J].石油机械，2012，40（9）：57-61.
[3] 高畅.自升式平台桁架腿波流载荷分析与实验研究[D].天津：天津大学，2010.
[4] 张东生.压力储罐的静态有限元分析[J].机械设计与制造，2013，（2）：45-47.
[5] 秦宇.ANSYS 基础与实例教程[M].北京：化学工业出版社.
[6] 中国船级社.海上固定平台入级与建造规范[M].北京：人民交通出版社，1992.
作者简介
任红伟，工程师，2011年毕业于中国石油大学（华东）机械工程专业，获得硕士学位，现在中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院从事机械设计和海洋工程装备研究工作。
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究【摘要】本文通过在ANSYS中对导管架、放空阀和临时操作平台进行建模与分析，对其进行设计优化研究。
通过优化设计，提高了导管架、放空阀和临时操作平台的效率和稳定性，并对优化设计结果进行了详细的分析。
最终提出了一套完善的优化设计方案，并对其实施进行探讨。
结论部分总结了研究成果，并展望了未来的研究方向。
本研究对工程实践具有一定的启示作用，为相关领域的工程设计和实践提供了有益的借鉴。
研究成果的贡献在于为导管架、放空阀和临时操作平台的设计优化提供了理论支持和实践经验，具有一定的理论和实用价值。
【关键词】关键词：ANSYS、导管架、放空阀、临时操作平台、设计优化、建模与分析、工程实践、研究成果、贡献。
1. 引言1.1 研究背景导管架是一种用于支撑和固定管道系统的重要设备，其在工业生产中扮演着至关重要的角色。
在实际应用过程中，导管架的设计和使用往往存在一些问题，比如结构不稳定、安全性能不足等。
为了解决这些问题，人们提出了对导管架进行优化设计的需求，以提高其性能和可靠性。
在ANSYS中，可以通过建立相应的模型对导管架进行建模和分析，从而评估其受力情况和稳定性。
而放空阀作为导管系统中的关键部件，其设计优化可以提高系统的操作效率和安全性。
临时操作平台作为人员操作的重要场所，其设计优化可以提高操作的舒适性和安全性。
本研究旨在通过对导管架、放空阀和临时操作平台的设计优化，提高其性能和可靠性，从而为工程实践提供技术支持和指导。
通过对这些关键部件的优化设计研究，可以为工业生产中的管道系统运行和维护提供更好的技术解决方案。
1.2 研究目的研究目的是通过对于ANSYS中导管架、放空阀和临时操作平台的优化设计研究，提高设备的稳定性和安全性，降低故障率和维护成本。
具体目的包括：1. 优化导管架的结构设计，提高其承载能力和稳定性，确保管道运行安全；2. 对放空阀进行设计优化，减小压力泄漏风险，提高工作效率和操作便捷性；3. 优化临时操作平台的结构和布局，提升工作人员的操作舒适度和安全性，降低事故发生的可能性；4. 基于优化设计结果进行分析和比较，确定最佳设计方案，为实际工程应用提供参考依据。
基于ANSYS软件的大管径进水管道固定支架受力分析
一、概述 为了贯彻落实国家环保精神及政策，拟开展全厂废水零 排放技改工作，一是节约水资源，提高全厂废水利用率； 二是 解决电厂外排水安全问题； 三是通过优化全厂水平衡体系， 实施水的梯级使 用 和 重 复 使 用，将 废 水 回 收 利 用，少 量 难 以 回用的废水通过干灰拌湿及煤场喷淋等，实现全厂废水零排 放。期待该项目能有效地回收利用废水资源，使电厂不仅获 得良好的社 会 效 益 和 环 境 效 益，而 且 也 将 获 得 良 好 的 经 济 效益。 二、全厂脱硫废水（ 20m3 / h 为例） 采用零排放设计方案 脱硫废水是电厂所有类型水种中最末端也是最难处理 的水，解决好脱硫废水的零排放也就实现了全厂废水的零排 放，由于脱硫废水 水 质 相 对 复 杂，所 以 在 处 理 脱 硫 废 水 时 需 要设置预处理环节，整体工艺为： 预处理 + 零排放深度处理 工艺。 （ 一） 脱硫废水预处理系统现状。根据国内脱硫废水预 处理系统现状调查情况发现，90% 左右的处理设备处理结果 不达标及运行成 本 高、操 作 复 杂 等 因 素，甚 至 相 当 一 部 分 脱 硫废水预处理系统因为效果太差而停运成为摆设。一是污
何海峰（ 1985 ～ ） ，男，河北廊坊人； 中国核电工程有限公司河北分公司工程师； 研究方向： 核反应堆工程设计 林木营（ 1985 ～ ） ，男，福建福州人； 中国核电工程有限公司河北分公司工程师； 研究方向： 核反应堆工程设计
某核电厂两座反应堆设置 4 个重要厂用水进水系列，每 个进水系列设置一根管径为 30 寸的重要厂用水进水管道。 管道采用混凝土上设置钢支架的形式，根据管道力学计算及 管道布置情况，管 道 上 主 要 设 置 滑 动 支 架、导 向 支 架 及 固 定 支架。本文主要介绍管道受力分析中受力最大，对管道稳定 性影响最大的固定支架的设计及受力分析。
基于ANSYS Workbench固定导架刚强度分析
离 心 泵 叶轮 强 度 分 析 ［ Ｊ ］ ． 西华大 学学 报 （ 自然 科 学 版 ） ， ２ ０ １ １
ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎａ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎｔ ａ ｉ ｎｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｈ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｎ； ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ； ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇｓ
ｏ ｒ ｉ ｎｅ ［ ａ ｎｄ ｉ ｒ ｏｎ， ｃ ｏ ｐ ｐｅ ｒ， ｌ ｅ ａ ｄ， ｓ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ａｎ ｄ ｔ ｈｅ ｎ ｉ ｎ ｐ Ｈ ６． ５ ～７ ｓ ｏ ｄ ｉ ｕｍ ｃ ｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｒ ｉ ｅ ｔ ｈａ ｎ ｏｌ ａ ｍｉ ｎｅ ｍｅ ｄｉ —
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ，ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ １ ０ １ ％ ～１ ０ ５ ， ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ —
物样品中 痕量氟的离子色谱法分析［ Ｊ ］ ＿ 分析测试学报， ２ ０ ０ ８ ，
Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｆｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ ｉ ｎ Ｔａ ｉ ｌ ｉ ｎｇ ｂ ｙ １ ０ ｎ— ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅｉ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ
阳离 子 。
（ ４ ）氟 电极 的适用 酸度 范 围为 ｐ Ｈ一６ ～８ ， 测 定
基于ANSYS的导管架平台模态分析
基于ANSYS的导管架平台模态分析
蔡厚平;谢云飞
【期刊名称】《南通航运职业技术学院学报》
【年(卷),期】2009(008)002
【摘要】作为海洋油气开发的基础设施,海洋平台的安全性越来越受到人们重视.文章以某导管架平台为例,采用ANSYS模态分析,获得平台的模态振动规律,最终得出平台各方向的模态规律及薄弱部位.
【总页数】4页(P56-58,62)
【作者】蔡厚平;谢云飞
【作者单位】南通航运职业技术学院,船舶工程系,江苏南通,226010;南通航运职业技术学院,船舶工程系,江苏南通,226010
【正文语种】中文
【中图分类】U674.38
【相关文献】
1.基于ANSYS的导管架平台强度分析 [J], 任红伟
2.基于ansys workbench的温室电动微耕机履带底盘模态分析 [J], 林颖;陈骞;魏国俊;王鸿翔;张海军
3.基于ANSYS Workbench的电机轴系模态分析 [J], 高丰;王福忠;韩素敏
4.基于ANSYS Workbench的电液执行器模态分析 [J], 王丽然;蔡婧
5.基于ANSYS Workbench软件在轴承座模态分析中的应用 [J], 赵忠杰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对支架的应力和应变进行分析,计算出支架的最大应力和应变。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为支架的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如图1所示的支架由3mm钢板折弯而成。
该支架的h2一侧为固定支撑，顶部平面承受书本重物载荷，重物重量为500N。
材料的杨氏模量为2E11Pa，泊松比为0.3，密度7850kg/m3。
图1 支架a b h1 h2 w数据80 40 15 40 15三、有限元建模支架由钢板折弯而成，厚度尺寸相对长度和宽度尺寸来说很小，所以在ansys中采用面体单元进行模拟，在Workbench中的单元设置为shell181，材料即为结构钢材料，其弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度为7850kg/m^3图2 材料属性双击Geometry进入几何模型建立模块，首先设置单位为mm。
以XY平面为为基准建立如下草绘面。
图3 草绘面1再以此草绘面生成面体，通过概念建模的方式实现。
图4 生成面体对上面面体的长边进行拉伸，拉伸方向为垂直向外，拉伸15mm图5 拉伸成面体对相交区域进行倒角，倒角半径为3图6 最终几何模型双击model进行分析界面进行网格划分，首先定义面体厚度为1mm图7 面体厚度随后进行网格划分，设置网格尺寸为5mm，采用全四边形网格划分方法，同时在倒角位置采用Mapped Face sizing功能映射网格，保证网格过度平滑。
图8 有限元网格模型检查网格质量，Workbench中网格质量柱状分布图如下所示，最差的都大于0.6，网格质量平均值为0.84，可见网格质量很好，满足计算精度图9 网格质量检查添加载荷，如10所示支架h2一侧为固定支撑，采用Fix Support固定方式实现，顶部平面承受500N的均布力，采用Force实现，如下图所示图10 载荷加载四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为0.17mm，发生在左侧边角区域，刚好为载荷加载边缘处，也为结构刚度最为薄弱区域图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为213MPa，发生在右侧倒角区域，该处为约束边缘处，由于约束会引起较大的应力集中，所以在实际情况下应该加大此处的倒角过度，减缓应力集中现象。
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究我们需要明确导管架放空阀临时操作平台的作用和特点。
导管架放空阀临时操作平台通常用于在安装、维修和操作阀门时提供临时支撑和工作台面，并能够保证操作人员的安全。
导管架放空阀临时操作平台的设计需要考虑到结构稳定性、荷载承受能力、操作人员的安全以及便捷性等因素。
在优化设计研究中，我们将采用ANSYS软件进行有限元分析，以评估导管架放空阀临时操作平台在不同工况下的性能和受力情况。
通过有限元分析，我们可以得到导管架放空阀临时操作平台的结构受力分布情况，找出可能存在的弱点和薄弱环节，并进行结构优化设计。
在进行有限元分析之前，我们需要建立导管架放空阀临时操作平台的三维模型。
在建模过程中，我们需要准确地反映出各个部件的尺寸、连接方式和材料特性。
这一步是非常关键的，因为建立准确的模型将直接影响后续的有限元分析结果和优化设计方案。
在进行优化设计时，我们可以从以下几个方面进行考虑：1. 结构强度和稳定性：通过加强结构关键部位的结构设计和加固措施，提高导管架放空阀临时操作平台的整体承载能力和稳定性。
2. 材料选择和工艺优化：选择合适的材料和工艺，使导管架放空阀临时操作平台在保证结构强度的前提下尽可能减轻重量，提高操作便捷性。
3. 安全性设计：在设计中加入安全防护装置和人机工程学设计，确保操作人员的安全和操作便捷性。
4. 安装与维护便捷性：考虑导管架放空阀临时操作平台的安装和维护便捷性，提高工作效率。
通过以上的优化设计研究，我们可以得到一套针对于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计方案，以提高其在工程实践中的性能和安全性。
并且，这一研究也可以为其他类似装置的优化设计提供有益的参考和思路。
复杂环境下导管架受力研究
复杂环境下导管架受力研究摘要：海洋的环境载荷是复杂和多变的，而海洋的坏境工况又决定着海上结构物的受力情况，海洋平台结构复杂，造价昂贵，并且在海洋中工作，长期承受风、浪、流、地震等载荷的威胁，所处的工作环境十分复杂恶劣。
结构是否具有足够的强度，关系到海洋平台能否满足环境条件的要求与实现预期的功能。
因此，海洋平台的强度分析是一个复杂而且重要的问题。
本文针对某海域的导管架的方案设计，基于大型结构计算软件ANSYS，充分考虑海洋上复杂的载荷条件，完成多工况下的强度分析，并得出其应力和变形规律。
关键词：导管架平台；ANSYS；环境载荷；强度分析0 引言导管架平台长期服役在恶劣的海洋环境中，并受到各种载荷的作用，其结构计算的复杂性和计算的规模，应用手算分析基本上已经是无法实现了，目前广泛采用有限元分析的方法，能更为精确可靠的完成结构强度仿真计算。
近年来我国的一些学者及工程技术人员对海洋平台强度分析进行了一系列的研究。
许滨、申仲翰[1]利用非线性模似技术及线性分析程序的完美结台，成功地分析计算了受集中载荷作用的空间框架结构，及受静载荷和环境载荷作用下的真实导管架平台极限强度。
窦培林、王辉辉[2]对渤西QK18- 2导管架平台整体和局部结构强度进行分析计算，运用MSC. PATRAN 建立QK18 - 2导管架平台整体结构计算分析有限元模型，确定了平台的环境荷载，按照规范进行荷载组合，确定结构计算分析的主要工况，计算了在各种荷载组合工况下的整体结构应力，并通过对平台整体结构应力状态的分析，选取平台应力幅值较大的典型管节点，根据美国石油协会API(American Petroleum Institute)规范对典型管节点进行了强度校核。
为导管架平台的结构设计提供了分析方法。
YildirimO.Bayazitogfu[3]通过对飓风后坎佩切湾平台强度的分析，提出了平台评估和修复的临时标准。
Damir Smenski，Hink Wolf[4]等人通过分析海洋平台环境因素对结构强度的影响，提出了剩余强度的计算方法。
ansys实验强度分析报告
ansys有限元强度分析一、实验目的1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作；3 对有限元分析结果进行正确评价。
二、实验原理利用ANSYS进行有限元静力学分析三、实验仪器设备1 安装windows XP的微机；2 ANSYS11.0软件。
四、实验内容与步骤1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤；2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。
五、实验报告1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；答：（1）选取单元类型为92号；（2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；建立模型。
先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。
（4）划分网格。
利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。
（5）施加约束。
在扳手底部面上施加完全约束；（6）施加作用力。
在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。
2）对扳手零件有限元分析结果进行评价；答：结果如图所示：正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。
六、回答下列思考题1.什么是CAE技术？答： CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究
于ANSYS的导管架放空阀临时操作平台优化设计研究摘要：结构最优化设计日益受到业界的重视，传统的设计是根据经验做出初始方案，然后进行多次方案修改，较为繁琐。
利用ANSYS参数化（APDL）建模，一次计算即可完成结构的最优选择，在满足材料强度、刚度、稳定性前提下，保证用料最经济，本文重点介绍通过ANSYS软件实现导管架放空阀临时操作平台的最优化设计。
关键词：ANSYS；优化设计；导管架。
1 概述进行优化设计的传统方式一般是根据经验初步建立方案，然后反复进行力学分析，不断更新方案，费时费力，而且不易得出既经济又合理的设计方案，往往会影响工程进度。
因此传统的结构优化设计已经不能满足工程的需要。
所谓工程结构的优化设计，其本质上是利用数学上的最优化理论，把问题归结为单个或多个自变量的优化问题：优化的目标函数可以是结构用材料最少或者造价最低，优化的约束条件是满足所有的设计要求，如结构的应力、变形不超出允许范围等。
结构最优化设计问题的基本数学表述如下：对于一组选定的设计变量α1，α2，α3，……αn，确定其具体的取值范围，使得以这些设计变量为自变量的多元函数Fobj=Fobj（α1，α2，α3，……αn）在满足一定的约束条件下，取得最大值或者最小值。
如今有限元分析技术日益成熟，利用有限元分析软件（如ANSYS）进行结构优化分析，可以很快完成结构材料的最优选择。
由上面的數学表述可知，优化问题涉及到三种变量，这也是ANSYS优化设计中涉及的三大变量：设计变量、状态变量、目标变量[1]（亦称目标函数）。
设计变量（比如尺寸）为自变量，优化的过程就是不断改变设计变量的数值来实现的。
状态变量和目标变量都是设计变量的函数。
状态变量必须满足一定的约束条件，比如材料许用应力、允许变形范围等，因此又被称为约束变量。
目标变量（比如结构总重量）是要尽量减小的数值。
简言之，结构最优化设计就是指满足所有的约束条件又使得目标函数取得最值的设计。
有限元分析软件ANSYS在海洋工程中的应用_省略_用ANSYS程序的导管架平台结
w
表 1 波浪理论选项
波浪理论选项 K W A V 相应的波浪理论
[ 3]
0 1 2 3
深度衰减经验修正的微幅波理论
,
A ir y 波理论
[ 3]
,
Stokes 五 阶波理论 [ 4] , 流函数波浪理论 [ 5] 。
N i
w
=
i = 1
=
i=
Hi co s 1 2
i
图 2 波、 流作用方向
其中:
为总波高; N w 为组成波的数目;均为时间 t 的函数, 其中流体质点速度为波 浪速度与流 速的矢量和。 考虑结构的运动 , 按结构与流体的
i
2 (
i
R
i
+
t
i
+
360
i
)
相对运动速度表示的 M or ison 方程为 : { F / L } d = C D
3 0 3 i
M a = ( m w + m int + m ins) L mw = ( 1 其中 : 圆管壁的密度( 程度输入值) ; in 为初应变( 程序输入值) 。 m int 为圆管内部流体与附件的单位长度 的质量。 m ins = ( 1
i in in
)
4
2 ( D2 0 - Di )
i
为输入值进行波浪载荷工况的静力计
3 采用 P IP E 59 单元的导管架平台结构 有限元分析
按照 P IPE 59 单元的特性, 可以归纳出采 用该单元进行导管架平台结构有限元分析的功 能。采用 PIPE 59 单元进行导管架平台结构有 限元分析时 , 对于泥面以上至导管架帽以下的 导管架平台的支撑结构用 P IL E59 单元模拟; 对于泥面以下部分 , 如桩基础 , 采用 PIL E16 单 元模拟 ; 上部模块可采用 BEA M4 单元模拟。 采 用 AN SYS 程序的前处理功能 , 可以方便地进 行导管架平台结构有限元分析的建模。对建立 的有限元分析模型 , 可进行如下问题的求解。 3. 1 导管架平台结构静力分析 导管架平台的结构静力分析通常包括冰载 荷、 波浪载荷两种工况 , 每种工况需要考虑相应 的风载荷、 结构自重载荷、 设备载荷, 还要考虑 不同的载荷作用方向。两种工况的载荷组合与 载荷的施加方式见表 2。 其中浮力载荷、 海流载 荷、 波浪载荷的计算利用了 P ILE59 单元的流 体静载荷、 流体动载荷自动计算功能。 对于冰载荷工况, 自重载荷、 浮力载荷、 海 流 载 荷 由 程 序 自 动 计 算, 其 余 载 荷 利 用 ANSYS 前 处理功 能作 为集 中力或 分布 力施 加。 对于波浪载荷工况 , 自重载荷、 浮力载荷、 海流载荷、 波浪载荷由程序自动计算 , 其余载荷 利用 A NSYS 前处理功能作为集中力或分布力 施 加。在 海 流 载 荷 与 波 浪 载 荷 的 计 算 中, ANSYS 按海流引起的水质点速度与波浪引起 的水质点速度的矢量和计算海流与波浪同时作 用时的水质点运动速度。对波浪载荷的作用按 静力分析处理是伪静力方法, 即忽略波浪的动 力效应 , 以单一设计波作用于结构。 在程序计算 中选取时间 t 为 10- 12 ( ANSYS 中不允许时间 取 0) , 则 中的