174 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)有限元分析研究
174 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)有限元分析研究,壓平,蓋封頭,結(jié)構(gòu),有限元,分析研究
1第三章 高壓平蓋封頭結(jié)構(gòu)的有限元分析3.1 建立力學(xué)分析模型圖 3-1 為平頭蓋結(jié)構(gòu)的示意圖，承受的內(nèi)壓力為 P=10Mpa，假定封頭該的材料為 35CrMo 則由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得：彈性模量 =206Gpa1E泊松比 =0.3筒體的材料為 16MnR，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得：彈性模量 =206Gpa2E泊松比 =0.3圖 3-1 高壓平頭蓋結(jié)構(gòu)的示意圖由于封頭結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱(chēng)性，其載荷也具有軸對(duì)稱(chēng)性。因此他是一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。選用 ANSYS 軟件中的 PLANE82 單元來(lái)進(jìn)行分析，2通過(guò)簡(jiǎn)化后，封頭結(jié)構(gòu)有限元分析的力學(xué)模型如圖 3-2。圖 3-2 封頭結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型3.2 ANSYS 分析過(guò)程3.2.1 輸入材料的參數(shù)和選取單元輸入命令流：FINISH ！退出當(dāng)前處理器/CLEAR,START ！清除當(dāng)前設(shè)置/PREP7 ！進(jìn)入前處理器ET,1,PLANE82 ! 選取單元 PLANE82KEYOPT,1,3,1 !將單元設(shè)置為軸對(duì)稱(chēng)單元MPTEMP,MPTEMP,1,03MPDATA,EX,1,2.06E11 ！35CrMo 的彈性模量MPDATA,PRXY,1,0.3 ！35CrMo 的泊松比MPDATA,PRXY,1,0.3 ！16MnR 的彈性模量MPDATA,EX,2,2.0E11 ！16MnR 的泊松比3.1.2 檢驗(yàn)輸入結(jié)果1.在 ANSYS 界面找到“preprocessor”下的“add/edit/delete”選項(xiàng)如圖 3-3 所示。出現(xiàn)對(duì)話(huà)框 3-4，選取命令，彈出對(duì)話(huà)框 3-5，材料參數(shù)選取正確。圖 3-3 圖 3-44圖 3-5 單元及其材料選取結(jié)果2. 在 ANSYS 界面找到 選取 下的命令，彈出對(duì)話(huà)框 3-6.圖 3-6選取對(duì)話(huà)框中 下的 命令彈出對(duì)話(huà)框 3-7，由此可知材料輸入正確。5圖 3-73.3 建立幾何模型由于是軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，在有限元分析模型時(shí)，只要建立圖 3-2 所示的力學(xué)模型即可。為了顯示其軸對(duì)稱(chēng)性，建立的圖形繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)即可得到三維結(jié)構(gòu)。生成圖形的命令流為：1. *SET,H,10002. RECTNG,0,580/H,0,800/H，生成矩形面一如圖 3-8 所示：6圖 3-8 矩形面3. RECTNG,0,500/H,0,300/H,生成矩形面二結(jié)果如圖 3-9 所示：7圖 3-94. RECTNG,0,450/H,300/H,650/H,生成矩形面三結(jié)果如圖 3-9 所示：8圖 3-105. APTN,ALL6. LFILLT,11,10,200/H,對(duì)內(nèi)部輪廓線(xiàn)進(jìn)行倒角操作結(jié)果如圖 3-11 所示：9圖 3-127. LSTR,7,9連線(xiàn)結(jié)果如圖 3-13 所示：圖 3-13108. ASBL,4,1面由線(xiàn)分開(kāi)結(jié)果如圖 3-14 所示：圖 3-149. ASBL,6,710. ADELE,5,1刪除面及下面的線(xiàn)和關(guān)鍵點(diǎn)結(jié)果如圖 3-15 所示：11圖 3-1511. ADELE,2,1圖 3-161212. ADELE,3,1圖 3-1713. AADD,ALL面相加操作結(jié)果如圖 3-18 所示：13圖 3-18 面相加14. LFILLT,3,2,150/H,對(duì)外輪廓線(xiàn)進(jìn)行倒角運(yùn)算結(jié)果如圖 3-19 所示：圖 3-191415. ASBL,2,416. ADELE,1,1生成的封頭剖面結(jié)果如圖 3-20 所示：圖 3-203.4 劃分網(wǎng)格為了保證生成的網(wǎng)格是規(guī)則的并施加不同的材料性能，必須要對(duì)封頭面盡心一些分割。對(duì)分割后的面采用映射方式生成網(wǎng)格，其操作過(guò)程的命令操作如下：1. LANG,2,7,90,0,0.47891692802984042. LANG,5,9,90,0,0.42513972294342063. LANG,3,5,90,0,0.409166507748579015由點(diǎn)向線(xiàn)作垂線(xiàn)結(jié)果如圖 3-21 所示：圖 3-214. ASBL,3,85. ASBL,2,106. ASBL,4,13面由線(xiàn)分開(kāi)成兩部分結(jié)果如圖 3-22 所示：16圖 3-227. TYPE,1 ！設(shè)置所有面的默認(rèn)屬性8. MAT,19. ASEL,10. ASEL,1 ！對(duì)面號(hào) 1 的面設(shè)置為第二種材料11. AATT,2,1,012. ALLSEL,ALL ！選擇所有的實(shí)體13. LESIZE,8,5,114. LESIZE,10,5,115. LESIZE,13,5,116. LESIZE,18,5,117. LESIZE,2,8,118 LESIZE,5,4,11719 LESIZE,11,8,120 LESIZE,1,14,1圖 3-2321 FLST,2,3,4,ORDE,322 FITEM,2,323 FITEM,2,-424 FITEM,2,925 LCCAT,P51X26 MSHKEY,1 ！設(shè)置為映射網(wǎng)格劃分方式27 AMESH,ALL 對(duì)所有的面進(jìn)行網(wǎng)格劃分結(jié)果顯示如圖 3-24.18圖 3-24 網(wǎng)格劃分28. FINISH3.5 施加載荷首先進(jìn)入到 SOLUTION 處理器，由 3-2 所示的力學(xué)模型在畫(huà)好網(wǎng)格的上圖中添加載荷和約束。施加載荷的命令操作為：1. /SOLU ！進(jìn)入到求解器2. DL,18,UY,施加 Y 方向的約束，結(jié)果顯示如圖 3-25.19圖 3-25 施加 Y 方向約束3. DL,19,SYMM4. SFL,6,PRES,1e7,5. SFL,7,PRES,1e7,6. SFL,1,PRES,1e7,7. SFL,11,PRES,1e7,施加載荷結(jié)果顯示如圖 3-26 所示：20圖 3-26 施加約束3.6 求解求解的命令操作為：1. SOLVE2. FINISH施加求解計(jì)算，求解計(jì)算完成時(shí)出現(xiàn)對(duì)話(huà)框如圖 3-27.圖 3-27
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