预应力钢丝缠绕厚壁筒预紧过程数值模拟
预应力作用下的钢丝缠绕式液压压砖机的有限元分析
模 型作 为分析 对象 。
收 日 ： 。 稿期 。 。 一。 一
［： ： ： ： ： ： ：： ： ： Ｉ Ｉ ： ：
业 信息化
３１模型 建 立于 网格 划分 ．
机 架 接 触 分 析采 用 ｓｌ １ ５单 元 进 行 网格 划 ｏｄ ８ ｉ
分 ，其 中立 柱 、横 梁 、上 下 托 板及 拉 杆 套 筒 采用
其 中， 一
预 紧力 ； 工作 载荷 。
寿 命 。传 统压 砖 机 耗 能 大 ，效 率 低 ，应 力 集 中现
象 严重 ．创 新 改进结 构 已经 势在 必行 瞳。 ］
本 文通过建立 Ｙ Ｌ系 列 压 砖 机 的 三 维 几 何模
钢丝层 上应 力 为 ：
＝叼 ＝１ ０ ．－ ２ （） ２
０１ ．此 为 预 紧 状 ． ５
图 ４ ＿ 作 状 态 下 位 移 云 图 Ｔ
口
图 ５ 工 作 状 态 下应 力云 图
在 预 紧及 工 作 状态 下 的应 力结 果 均 在 屈 服极 限 内 ，在 工作 状 态 下 ，压 砖 机 位移 和应 力 都 小 于
预 紧状 态 。 由表 １的 对 比 中可 以看 出 ，在 工 作 状 态 时 ， 机 架的位移 量相对 预紧状态要小 的多 ，而钢丝层 的 最 大 变形 量 是 基本 相 同的 。这 是 因 为在 接 触 状 态
约 是 ０２ ｍｍ ． ５
４结论
本文采用有 限元方法 ，利用 Ｈ ｐ ｒ ｓ ｙ ｅｍｅｈ和 Ａ ． Ｎ Ｓ 软件对压砖机进行 了应力分析并 获得如下结论 ： ＹＳ （ ） 由强 度 分析 可 知 ，该压 砖 机 在 两种 工 况 １
应 力分 析 结 果 如 图 ３所 示 。最 大 应 力 位置 在 钢 丝层 与 下 横梁 接 触 的 圆弧 上 ，最 大 ｖｎ ｓｓ ｏＭｉ 应 ｅ
薄壁筒收口旋压过程的数值模拟
薄壁筒收口旋压过程的数值模拟
高西成;康达昌;孟晓峰
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】1999(6)4
【摘要】本文采用动态显式有限元程序LS-DYNA 3D对薄壁筒收口旋压变形进行数值模拟, 分析了毛坯的纬向应变、经向应变及壁厚的分布和变化过程, 从而首次建立起对收口旋压变形过程的整体认识。
【总页数】4页(P54-57)
【关键词】旋压;收口;薄壁筒;数值模拟;金属成形
【作者】高西成;康达昌;孟晓峰
【作者单位】哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG111.7;TG301
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预应力钢丝缠绕机架坎合梁的整体性分析
预应力钢丝缠绕机架坎合梁的整体性分析彭俊斌1, 2颜永年1, 2张人佶1, 2林峰1, 2(1. 清华大学机械工程系北京 100084；2. 清华大学先进成形教育部重点实验室北京 100084)摘要：分析了预应力钢丝缠绕机架坎合梁的承载原理和影响其承载能力的因素。
采用Patran/Marc有限元软件，分析了加载载荷和剖分界面抗剪系数对钢丝缠绕预应力机架中的坎合梁整体性的影响。
进行350 MN涡轮盘模锻液压机模型对比试验。
数值模拟和模型试验结果一致，表明当梁的剖分界面不采取坎合处理，完全靠自然摩擦保持其完整性时，机架在预紧状态能保持很好的完整性，但在合成状态，会产生错移；当剖分面经过坎合处理后，界面抗错移能力大大提高，机架在最大工作载荷下依然能够保持很好的完整性。
关键词：预应力坎合梁坎合系数中文分类号：TU3780 前言在20世纪70年代中后期，瑞典ASEA公司、前苏联和我国相继开展了钢丝或钢带缠绕预应力结构的研究。
钢丝缠绕预应力结构就是用高强度钢丝将上下梁和立柱缠绕、预紧，构成液压机的承载框架。
上世纪90年代利用钢丝缠绕预应力技术我国还自行设计制造了50 MN至400 MN板式换热器液压机130余台。
至今全国各种钢丝缠绕材料成形压机投放市场共达1 000台套左右。
在重型模锻液压机上，上下梁重量大、体积大，整体制造需要很强的铸锻能力，且质量风险大，成本高，在运输、吊装方面的难度也不可忽视。
为此清华大学机械系在设计350 MN航空涡轮盘模锻液压机和360 MN钢管垂直挤压机时，都对上下梁进行了剖分，采用预应力坎合梁的形式。
图1 钢丝预应力坎合机架钢丝缠绕预应力坎合梁机架是在原有缠绕结构的基础上演变出来的一种新式结构。
它是运用预应力坎合连接的新技术，将超大、超重且难于制造加工的上下梁分为4块，以降低其加工、制造、运输等难度。
例如：350 MN压机1：10模型结构如图1所示，将半圆梁分成1、2、3、4四块，1、2、3组成拱形梁，4则为小半圆梁。
厚壁容器
当介质有腐蚀时，内筒可选用耐蚀钢板，而层板则用普通碳钢材料，降低成本；
筒体制造工序多、周期长、效率低、钢材利用率低（仅60%左右）； 深环焊缝对制造质量和安全有显著影响。
11
5.2
厚壁容器的筒体结构型式
二、多层圆筒结构
2、多层热套式圆筒（图5-7）
特点： 与多层包扎式圆筒相比，不仅具有前者大多数优点，而且还避免了工序多、 生产周期长的缺点；
热套容器大多采用25～80mm的中厚钢板作圆筒，故抗脆性能又比单层筒体 好；
各层圆筒贴合紧密，不存在间隙，除了可以改善筒体操作时的应力状态外， 对用筒壁作传热的容器也十分有利； 热套式筒体的各层圆筒纵焊缝能进行100%探伤，因此，纵向焊缝质量易于 证； 由于热套式结构只能热套短圆筒，故筒体节连接较多，深环焊缝存在缺陷 的可能性增大， 增加了环焊缝焊接和探伤检测的工作量；热套式结构需要大型设备加工坡 口和进行整体热处理的加热炉。 常用范围：设计压力10～70MPa，设计温度-45～538°C，内直径600～ 4000mm，壁厚50～500mm，筒体长度2.4～38m。
层 板之间互相贴紧，产生一定的预紧力；
•筒节上均开有安全孔—— 排气、 报 警。
23
图5-7 多层热套式厚壁圆筒
结构、制造：
内筒（厚度> 30mm）卷 焊成直径不同但可过盈配合的 筒节， 将外层筒节加热到计算 的温度进行套合，冷却收缩后 得到紧密 贴合的厚壁筒节。
24
图5-9 5-10、5-11 多层绕板式筒体及卷制示意图
12
5.2
厚壁容器的筒体结构型式
二、多层圆筒结构 3、多层绕板式圆筒（图5-9、5-10、5-11） 多层错开和多层绕板式都是在多层包扎式圆筒基础上发展起来的。主要目的 是为了克服多层包扎结构中焊缝多，生产周期长的缺点。 与多层包扎式圆筒相比，具有纵向焊缝少，机械化程度高，绕制快，材料利 用率高（达到90%以上）、操作简便等优点； 由于该结构的筒节长度与钢板宽度相等，因此，筒节和封头均需要用深环焊 缝进行连接，增加了焊接和检验的工作量； 钢板厚度误差累计会使圆筒圆度增大； 绕板不容易绕紧，层间存在间隙。 4、多层绕带式圆筒（图5-12、5-13） 特点：兼有绕带式和多层包扎式筒体的优点，可用轧制容易的扁平钢带代替 轧制困难的型槽钢带，钢带只需冷绕；与厚板卷焊圆筒相比，它能够提高工效一 倍，降低焊接和热处理能耗80%，减少钢材消耗20%，降低制造成本约30%～50%；
筒形件毛坯热冲压成形过程数值模拟
筒形件毛坯热冲压成形过程数值模拟祁鹏飞;刘桂华;彭冲;边翊;钟志平【摘要】As for the thick-walled cylindrical cup, the forming characteristics of pressing, cupping and shell drawing during the forming process are analyzed by the finite element simulation software Deform-3D. The results show that the load increases sharply at the end of the pressing, while the bottom corner of the billet and the boss are not well formed, which can be finished at the end of cupping. Due to friction, the metal close to the end of the punch does not deform during the cupping process, it rigidly moves with the punch. As the cylinder wall of the billet bears axial tensile stress during the shell drawing, deformation at the bottom and necking at the cylinder wall would occur easily under bad lubrication and large deformation.%针对某厚壁深孔筒形件,借助三维有限元模拟软件Deform-3D,对其成形的压型、冲盂和拔伸等3个工步进行模拟,分析得到各工步变形特点。
核电厂安全壳中预应力的数值模拟
核电厂安全壳中预应力的数值模拟
胡钟;李宇琛;张映玲;薛卫
【期刊名称】《核科学与工程》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】在预应力混凝土安全壳结构计算中,预应力的计算分析以及模拟是十分重要的一部分。
本文根据某核电厂安全壳预应力的布置情况,对预应力损失的分析过程进行了说明,并介绍了在安全壳数值模拟中用降温法模拟预应力的具体方法,同时采用修正系数对温降值进行修正,消除了传统一次降温法所产生的预应力损失,使预应力的模拟更为精确。
此方法具有较高的通用性,供行业内工程设计人员参考。
【总页数】7页(P365-371)
【作者】胡钟;李宇琛;张映玲;薛卫
【作者单位】华龙国际核电技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】T364.3
【相关文献】
1.核电厂直接安全壳加热事故的数值模拟与分析
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基于ANSYS的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化
第35卷 增刊(I ) 东南大学学报(自然科学版) V ol.35 Sup(I)2005年7月 JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY (Natural Science Edition) July 2005基于ANSYS 的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化田英辉1 赵 瑜1, 2 闫澍旺1 刘力伟1 程栋栋1（1天津大学建工学院, 天津 300072） （2华北水利水电学院土木工程系, 郑州 450008）摘要: 后张法预应力混凝土构件在预应力筋进行张拉时, 一般基于对称张拉的原则, 确定张拉顺序. 采用有限元程序对某大型后张法预应力构件的张拉过程进行了仿真模拟. 基于2种不同张拉顺序的方案, 计算出2种张拉顺序对构件应力和变形的影响, 并对张拉顺序进行了优化. 该方法可为类似大型预应力构件的张拉顺序提供一个参考.关键词: 预应力混凝土; 预应力筋张拉; 数值模拟; 有限元程序中图分类号: TU757 文献标识码: A 文章编号: 1001-0505(2005)增刊(I)-0124-05Numerical simulation and optimization of tension sequenceof prestressed reinforcing steel bar based on AYSYSTian Yinghuil 1 Zhao Yu 1 , 2 Yan Shuwang 1 Liu Liwei 1 Cheng Dongdong 1(1 School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianji 300072, China)(2 Department of Civil Engineering, North China Institute of W ater Conservancy and Hydroelectric Power, Zhengzhou 450008, China)Abstract : The tension sequence is generally determined by using symmetry principle in tensioning a post-tension construction member. Simulation of the tensioning process of a large post-tension construction member was conducted with finite element analysis program. With two different tensioning schemes, the influence of the tensioning sequence on stress and deformation is calculated and the tensioning sequence is optimized. This analysis method provides a reference to similar tensioning sequence of large construction members.Key words : prestressed concrete; tension of prestressed steel bar; numerical simulation; finite element analysis1 预应力混凝土对于采用高强钢材作配筋的预应力混凝土, 可以从3种不同的角度来分析其性质[1~3]. 1.1 预加应力能使混凝土在使用状态下成为弹性材料混凝土可以等效地视为承受2种力系: 内部预应力和外部荷载. 如图1所示, 预应力混凝土在距轴线偏心e 的预留孔道处施加预应力p N . 则混凝土截面的正应力为cy cp cp c I M I ey N A N −+=σ (1)式中, c c I A ,为混凝土截面面积和抗弯惯性矩.收稿日期：2005-05-16.作者简介：田英辉(1976—), 男, 博士生, efield76@; 闫澍旺(联系人), 男, 教授.增刊(I) 田英辉等: 基于ANSYS 的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化1251.2 预加应力能使高强钢材和混凝土共同工作并发挥两者的潜力预应力混凝土构件中的高强钢筋只有在与混凝土结合之前预先张拉, 使混凝土预先受压, 在荷载作用下具有抗拉的储备能力, 才能使高强钢筋发挥作用. 因此, 可以认为预加应力是一种充分利用高强钢材能力、改变混凝土工作状态的有效手段. 1.3 预加应力实现荷载平衡林同炎教授提出预加应力的作用可认为是对混凝土构件预先施加与使用荷载方向相反的荷载, 用以抵消部分或全部使用荷载效应.图1 偏心预加力和外荷载作用下的应力分布2 ANSYS 模拟预应力混凝土2.1 等效荷载法ANSYS 中第一种模拟预应力筋的方法即是等效荷载法, 即把预应力筋的作用以等效荷载的形式作用于混凝土结构[4, 5]. 如图2所示, 简支梁中的预应力筋为二次抛物线线型, 跨中垂高为f , 则抛物的方程为A AB e x L e e f x Lf x y ++−−=44)(22(2) 弯矩和分布荷载的关系为22)(dx Md x q −=(3)图2 等效荷载示意图[][])()()()()(222222x y x N dx d b ax x y x N dxd dx M d x q p p −=++−=−= (4) 式中, M N p ,为预加力和预加力引起的弯矩.将式(2)代入式(4)中, 若预加力为定值, 可得:q东南大学学报(自然科学版) 第35卷126 22222844)(L f N e x L e e f x L f dx d N x q p A A B p −=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++−−−= (5)此方法建模简单、网格划分方便, 但此方法只适合用作求结构在预应力作用下的整体效应, 无法模拟预应力筋的张拉过程. 2.2 实体预应力筋法实体力筋法是ANSYS 模拟预应力混凝土的另一种方法, 即将混凝土与钢筋分别划分单元[6~8]. 2.2.1 建模方法用实体预应力筋法建立模型可采用2种不同的途径:1)体分割法 首先建立混凝土模型, 一般采用工作平面划分体, 形成一条线, 定义为预应力筋. 此方法建立的钢筋模型位置精确, 但当预应力筋较多时, 将形成很多复杂的小体块, 给划分网格带来较大的困难. 而且, 此方法不适合建立曲线预应力筋.2)独立建模耦合法 此方法的基本思想是将混凝土和预应力筋分别建立成独立的单元, 采用耦合方程将混凝土和预应力筋单元的自由度耦合起来. 结合ANSYS 中的ADPL, 用此方法建立模型的效率很高而网格划分方便. 只在在网格划分较粗时, 预应力筋的位置稍有偏差. 2.2.2 预应力的模拟预应力的模拟可采用初始应变和降温法. 初始应变法是在钢筋单元的实常数中设置初始应变为E pe /σ, 其中pe σ为有效预应力, E 为弹性模量. 降温法是将钢筋单元人为施加温降T Δ, 从而引起钢筋收缩, 模拟预应力张拉效应. 施加的温降为ασE T =Δ (6)式中,σ为施加的预应力; α为线膨胀系数.3 工程算例3.1 工程背景西安某展厅屋梁总长31m, 高1.7 m, 为变截面型梁(见图3). 共设有12根预应力钢筋, 翼板上布置6根, 中轴线2根曲线筋, 腹板上布置4根预应力筋. 计算参数如表1所示.图3 梁体示意图表1 计算参数材料弹性模量 /MPa泊松比 混凝土 2.07×105 0.3 钢筋 3.6×1050.23.2 有限元模型混凝土、钢筋分别采用SOLID65,LINK8单元. 直线筋采用体分割法建立, 曲线筋采用独立建模耦合法. 划分网格后单元如图4所示.增刊(I) 田英辉等: 基于ANSYS 的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化127图4 单元模型图 图5 荷载及约束图3.3 荷载及约束梁所受荷载为自重以及施加的张拉预应力. 约束条件为简支梁, 一端不允许移动, 另一端允许轴向移动. 如图5所示.3.4 两种张拉顺序方案根据后张法预应力混凝土的设计和施工经验, 对此大构件应采用构件两端同时张拉. 根据对称张拉的原则, 提出如图6所示的2种张拉顺序方案[9].3.5 计算结果记录2种方案在张拉过程中每步的应力和变形. 方案一中某步时的应力云图如图7所示(由于篇幅所限, 不列出其他图示).张拉过程中的变形和应力变化过程如图8所示.图8 变形及应力发展过程3.6 方案比选由于2种方案都是基于对称张拉的出发点, 所以计算结果较为接近. 从计算结果中可以看出, 方案一的变形较小, 应力发展慢, 所以方案一较方案二更具合理些.4 结 语本文采用大型有限元软件, 对后张法预应力混凝土构件的张拉顺序进行了仿真模拟和优化, 可为类似大型预应力混凝土构件在进行张拉设计及施工时提供一种参考.1 2 3 4 5 6 78 9 101110128 3 6 4 7 9 11 5 12 方案一方案二图6 张拉顺序方案图7 张拉应力云图东南大学学报(自然科学版) 第35卷128参考文献 (References)[1] 李国平. 预应力混凝土结构设计原理[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000. 23-35.[2] 车惠民. 部分预应力混凝土理论设计工程实践[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 1992. 38-42.[3] 卢树圣. 现代预应力混凝土理论与应用[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2000. 23-31.[4] 杨宗放. 现代预应力混凝土施工[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1993. 22-28.[5] 金问鲁. 现代预应力混凝土弹性-徐变状态统一计算理论[M]. 北京: 中国铁道出版社, 1990. 55-63[6] 胡建周, 崔颖超. ANSYS在斜拉桥施工计算中的应用[J]. 中外公路, 2002, 22(4): 63-65.Hu Jianchang, Cui Yingchao. Application of ANSYS in construction calculation of cable stayed bridge [J].Journal of Chhina & Foreign Highway, 2002, 22(4): 63-65. (in Chinese)[7] 张耀庭, 邱继生.ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用[J].华中科技大学学报(城市科学版), 2003, 20(4):20-23.Zhang Yaoting, Qiu Jisheng. Application of ANSYS in nonlinear analysis of prestressed reinforced concrete structure [J]. J of HUST (Urban Science Edition), 2003, 20(4): 20-23. (in Chinese)[8] 戴显荣, 蔡若红.利用ANSYS模拟分析预应力混凝土[J]. 浙江交通科技, 2004(2): 22-24.Dai Xianrong, Cai Ruohong. Simulation of prestressed concrete with ANSYS [J]. Zhejiang Jiaotong Keji, 2004(2): 22-24.(in Chinese)[9] 陕西建筑工程局. 预应力张拉工艺[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1974. 129-135.。
6×19S-IWRC钢丝绳应力应变数值模拟
6×19S-IWRC钢丝绳应力应变数值模拟
屈文涛;李宁;于渊博;姜珊;王亚娟
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【年(卷),期】2016(045)003
【摘要】由于钢丝绳复杂的螺旋结构,在拉伸过程中受力情况非常复杂,分析研究对其拉伸性能的重要性日益凸显,建立在少量拉伸试验基础上的经验公式已不适应时代发展需要,阻碍了新型钢丝绳的开发应用.基于Auto CAD和ANSYS软件,以16 mm 6×19S-IWRC钢丝绳为研究对象,通过受力分析、数字化建模、数值模拟、有限元计算等手段,分析了钢丝绳、钢丝拉伸应力应变的变化规律,为现代设计方法在钢丝绳开发中的应用进行了有益探索.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】屈文涛;李宁;于渊博;姜珊;王亚娟
【作者单位】西安石油大学机械工程学院,西安710065;咸阳宝石钢管钢绳有限公司,陕西成阳712000;咸阳宝石钢管钢绳有限公司,陕西成阳712000;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000;陕西能源职业技术学院,陕西咸阳712000【正文语种】中文
【中图分类】TE921.1
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薄壁圆筒应力分析
确定材料属性：了解薄壁圆筒所使 用的材料，包括弹性模量、泊松比、 密度等参数。
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确定边界条件：根据实际情况，确 定薄壁圆筒的受力情况、温度、压 力等边界条件。
建立数学模型：根据力学原理和边 界条件，建立薄壁圆筒应力分析的 数学模型。
有限元法：将结构离散为有限个小的单元， 对每个单元进行受力分析，再综合求解整 个结构的应力分布。
薄壁圆筒应力分析
汇报人：XX
目录
薄壁圆筒应力分析 的基本概念
薄壁圆筒应力分析 的方法
薄壁圆筒应力分析 的步骤
薄壁圆筒应力分析 的注意事项
薄壁圆筒应力分析 的应用
薄壁圆筒应力分析 的基本概念
薄壁圆筒：指壁厚远小于其直 径的圆筒形结构
特征：承受内压、外压或内外 压同时存在的情况
受力特点：主要承受环向应力 和径向应力
薄壁圆筒的应力 分析对于确保石 油化工工程的安 全性和稳定性至 关重要。
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航空航天：薄壁圆筒应 力分析用于制造飞机和 火箭的结构部件，确保 其安全性和可靠性。
薄壁圆筒应力分析 的应用
薄壁圆筒结构广 泛应用于机械工 程中，如压力容 器、管道、储罐 等。
薄壁圆筒的应力 分析对于机械工 程的安全性和稳 定性至关重要。
通过薄壁圆筒的 应力分析，可以 优化机械工程设 计，提高设备性 能和可靠性。
薄壁圆筒的应力 分析为机械工程 中的结构优化、 材料选择和制造 工艺提供了重要 的理论依据和实 践指导。
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ValueEngineering0引言预应力钢丝缠绕厚壁筒（图1）是预应力高压超高压容器的核心部件和关键结构[1]，预应力钢丝缠绕技术是预应力压力容器最常用的技术之一。早在20世纪40年代Newite和Comslock[2]分就分别给出了筒体的等、变张力缠绕的理论分析。从目前已发表的文章看，国内外一些学者对预应力高压容器的强度、疲劳寿命等问题越来越重视，进行了很多理论研究，而影响容器这些方面的主要因素之一就是预应力钢丝缠绕应力和应变的控制程度，但报道该方面的文献不多。由于缠绕钢丝层的结构和受力状态相当复杂，公式繁琐且误差较大，有限元模拟在该方面变现出它的优越性。因此，本文应用叠加原理通过ANSYS工况组合给出了预应力钢丝缠绕厚壁筒等剪缠绕过程仿真计算模型，对钢丝层随缠绕过程其应力和应变的变化规律进行了分析，为预应力缠绕厚壁筒在理论分析和工程应用提供依据和模拟手段。1预应力钢丝缠绕厚壁筒计算模型的建立
1.1简化的有限元计算模型的建立及材料模型的选取在绕丝容器的设计理论中，一共有等张力、等剪力和等切力[5]三种设计原则，其中采用等张力缠绕设计的钢丝层与层之间初张力相同，而采用等剪力和等切力缠绕设计的则各不相同，本文所分析的容器按照等剪力原则设计，钢丝层结构为截面积为1mm×6mm的扁钢丝110层。为了便于建模分析，本文将整个钢丝层分为11个钢丝台阶。由于钢丝台阶的厚度只有10mm，划分实体模型只能分得较小，而其高压容器中径2310mm，故产生数量巨大的单元，使计算非常的繁复，难以实现，或者计算结果同真实结果存在很大的差异。故在建模时将钢丝层简化为薄壳形式。预应力绕丝厚壁圆筒是轴对称模型，采用1/8模型进行简化，不影响分析结果，可以大大减少计算量。芯筒采用实体单元划分，建立实体单元（solid95）和板壳单元（shell63）组合的预应力钢丝缠绕厚壁筒组合模型。最终建立的有限元模型如图2所示。材料参数的定义：缸体的弹性模量取为205Gpa,Poisson比为0.3；钢丝层的弹性模量为210Gpa，Poisson比为0.3。单元总数35835个，节点数40477个，其中壳单元数为29549个，其余为实体单元。1.2接触摩擦界面的处理钢丝层间及体壳接触界面采用面—面接触分析，外圈内表面（目标面用Target170来模拟）和内模外表面（接触面用Contact174来模拟）构成接触对，摩擦系数为0.3在缠绕过程中，为了缓解收敛性困难，在第一个载荷步中设置KEYOTI（9）=2来使过度渗透渐进0。1.3加载求解及后处理加载求解分为三部分，即施加约束条件、施加载荷以及求解计算。分析高压容器厚壁
预应力钢丝缠绕厚壁筒预紧过程数值模拟SimulationProcedureofaWireWindingThickWallContainerMainCylinder戴剑DAIJian；李棠LITang；陶俊林TAOJun-lin（西南科技大学土木工程与建筑学院，绵阳621010）（TheDepartmentofCivilEngineeringandArhitecture，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China）
摘要：预应力钢丝缠绕厚壁筒是化工航空航天等领域重要的加工设备。文章利用ANSYS载荷步建立了预应力钢丝缠绕厚壁筒缠绕过程的仿真计算模型，考虑钢丝层间及钢丝间摩擦对缠绕过程的不利作用。利用该方法对一尺寸为2310mm*3000mm的缠绕厚壁筒进行仿真分析，结果表明：筒体受到端部法兰的影响，其应力和位移是轴向位置的函数，筒体预紧状态最大的Mises应力为316.914MPa,Tresca应力约为329.98MPa。轴向应力在离端口595.29mm处达到最大值，约为121.53MPa;计算模型较好模拟缠绕过程，有限元计算结果和理论计算比较吻合。Abstract:Prestressedsteelwirewindingthickwallcylinderischemicalaerospaceetcimportantprocessingequipment.Thispaper,byusingANSYSloadstepcombinedwithloadcondition(loadcase)establishaprestressedsteelwirewindingthickwallcylinderandshearwindingprocesssimulationmodel,consideringwirelayerandsteelwirefrictionwindingprocesstotheadverseeffect,adiameterof2310mm*3000mmthickwallcylinderwasanalyzedbythemethod.Theresultsshowthat:thecylinderflangeinfluencertheradialdisplacementandstresses,sotheyarefunctionsoftheaxialposition.Themaximumaxialstress,whichis121.53MPa,islocatedabout595.29mmfromthecylinderflangeend.themaximummisesandTrescastressesareabout316.914MPaand329.98MPa.TheFEAresultsagreewellwiththetheoreticalresults.关键词：工程模拟；钢丝缠绕；预紧；有限元Keywords:engineeringsimulation；steelsire-wound；prestress；finiteelementanalysis(FEA)中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）01-0083-03
———————————————————————作者简介：戴剑（1987-），男，浙江建德人，西南科技大学土木工程与建筑学院，硕士研究生，研究方向为结构工程力学分析。
·83·价值工程筒缠绕过程中，分成11个载荷步，即每层钢丝施加缠绕张力为一载荷步。预应力钢丝缠绕厚壁筒预紧过程详细步骤如下：[3]①建立芯筒及法兰。②创建首层钢丝层，k=1，定义接触模型及施加必要的约束，在一层钢丝施加预应力荷载，定义为载荷步1。③创建下一层钢丝层并施加相应的预应力和约束，删除上一层钢丝层的荷载,创建载荷步。④重复第3步直到所有的载荷步建立。⑤Solution/Solve/FromLsFiles,依次对所建立的载荷步进行有限元计算。⑥GeneralPostProc/Readresults/ByLoadStep→GeneralPostProc//LoadCase/CreateLoadCase→GeneralPostProc//LoadCase/ReadLoadCase→GeneralPostProc//LoadCase/Add，利用载荷工况组合对所有的载荷步依次进行叠加，从而实现缠绕过程的模拟。2计算结果分析2.1预紧状态内筒受力分析从图4Mises应力云图可以看出，芯筒在缠绕过程中在轴向应力分布不均匀，边界处有明显的变化，在筒中部应力分布较均匀。为了更好的分析芯筒及钢丝层的应力应变情况，本文取中间部位一条轴向节点进行分析，得到筒体分析节点Mises应力轴向分布曲线图4。由图5图、6可知筒体预紧状态最大的Mises应力为316.914MPa出现在距离端口右侧901.4mm处。Tresca应力约为329.98MPa。轴向应力在离端口595.29mm处达到最大值，约为121.53MPa。
2.2预紧状态钢丝层受力分析[4]
把表1的“松弛后缠
绕应力在内壁产生的切向应力”相加既得预紧状态在内筒壁产生的切向的总的实际应力：-280.4MPa。预紧状态下同尺寸筒内壁产生的最大切向应力理论解为-294.96MPa[6]，误差等于4.9%，造成误差的原因可归结为两点：首先文章考虑了层间摩擦的不利影响，而理论解未考虑。另一个原因是理论解将筒体两部分近似成有限长筒和无限长筒两部分而带来的系统误差。计算模型较好模拟缠绕过程，有限元计算结果和理论计算比较吻合，该结果可以接受。
3结论
①文中提出的预应力钢丝缠绕厚壁筒缠绕过程的仿真计算模型及方法适用于等张力缠绕和变张力缠绕的过程模拟，也可用于不规则筒体的缠绕模拟；
钢丝层编号初始缠绕应力/MPa外层产生的松弛作用/MPa松弛后钢丝的实际缠绕应力/MPa松弛后缠绕应力在内壁产生的切向应力/MPa第1层第2层第3层第4层第5层第6层第7层第8层第9层第10层第11层
777.6739.2704.6673.5645.3619.6596.2574.8555.0536.9520.2-206.3-195.5-171.2-118.0-104.9-87.2-55.0-42.1-29-180571.3543.7533.4555.5540.4532.4541.2532.7521518.9520.2-33.2-30.1-28.1-28.0-26.1-24.8-24.2-23.0-21.7-20.9-20.3
表1等剪张力缠绕各层状况
·84·ValueEngineering②筒体预紧状态最大的Mises应力为316.914MPa出现在距离端口右侧901.4mm处。Tresca应力约为329.98MPa。轴向应力在离端口595.29mm处达到最大值，约为121.53MPa;③利用ANSYS的后处理载荷工况（loadcase）对各个缠绕层载荷步进行组合可以较好的反映预应力钢丝缠绕厚壁筒等剪缠绕过程，有限元结果满足预紧要求。参考文献：
[1]马福康.等静压技术[M].北京:冶金工业出版社,1992:367-380.[2]颜永年.机械设计中的预应力结构[M].机械工业出版社,1989:111-150.[3]ANSYSInc.Release11.0Documentation(2007).[4]颜永年.预应力钢丝缠绕筒体的设计计算[J].清华大学学报:自然科学版,1978，(4):86-108.[5]张浩然,张人佶,颜永年等.250MN钢丝预紧式主缸受力计算与模拟[J].清华大学学报(自然科学版),2010，(2):182-186.
0引言
现行的工程量清单计价规范的主旨是由建设方提供工程量清单、政府制定相关政策、企业自主进行投标报价。然而目前在清单编制过程中存在清单工程量不准确、清单项缺失或遗漏、项目特征描述不完全及清单项设置不规范等问题导致招投标过程中难度增加、工程结算审核推诿扯皮、工程造价增加，直至影响到整个工程的质量与工期。因此如何提高工程量清单质量，避免建筑工程量清单编制中的这些问题，是工程造价编制人员所需要思考的问题。1工程量清单概述