174 高壓平蓋封頭結構有限元分析研究
174 高壓平蓋封頭結構有限元分析研究,壓平,蓋封頭,結構,有限元,分析研究
1第三章 高壓平蓋封頭結構的有限元分析3.1 建立力學分析模型圖 3-1 為平頭蓋結構的示意圖，承受的內(nèi)壓力為 P=10Mpa，假定封頭該的材料為 35CrMo 則由《機械設計手冊》可以查得：彈性模量 =206Gpa1E泊松比 =0.3?筒體的材料為 16MnR，由《機械設計手冊》可以查得：彈性模量 =206Gpa2E泊松比 =0.3?圖 3-1 高壓平頭蓋結構的示意圖由于封頭結構具有軸對稱性，其載荷也具有軸對稱性。因此他是一個軸對稱問題。選用 ANSYS 軟件中的 PLANE82 單元來進行分析，2通過簡化后，封頭結構有限元分析的力學模型如圖 3-2。圖 3-2 封頭結構的力學模型3.2 ANSYS 分析過程3.2.1 輸入材料的參數(shù)和選取單元輸入命令流：FINISH ！退出當前處理器/CLEAR,START ！清除當前設置/PREP7 ！進入前處理器ET,1,PLANE82 ! 選取單元 PLANE82KEYOPT,1,3,1 !將單元設置為軸對稱單元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 檢驗輸入結果1.在 ANSYS 界面找到“preprocessor”下的“add/edit/delete”選項如圖 3-3 所示。出現(xiàn)對話框 3-4，選取命令，彈出對話框 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果2. 在 ANSYS 界面找到 選取 下的命令，彈出對話框 3-6.圖 3-6選取對話框中 下的 命令彈出對話框 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稱問題，在有限元分析模型時，只要建立圖 3-2 所示的力學模型即可。為了顯示其軸對稱性，建立的圖形繞軸線旋轉(zhuǎn)即可得到三維結構。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,生成矩形面三結果如圖 3-9 所示：8圖 3-105. APTN,ALL6. LFILLT,11,10,200/H,,對內(nèi)部輪廓線進行倒角操作結果如圖 3-11 所示：9圖 3-127. LSTR,7,9連線結果如圖 3-13 所示：圖 3-13108. ASBL,4,1面由線分開結果如圖 3-14 所示：圖 3-149. ASBL,6,710. ADELE,5,,,1刪除面及下面的線和關鍵點結果如圖 3-15 所示：11圖 3-1511. ADELE,2,,,1圖 3-161212. ADELE,3,,,1圖 3-1713. AADD,ALL面相加操作結果如圖 3-18 所示：13圖 3-18 面相加14. LFILLT,3,2,150/H,,對外輪廓線進行倒角運算結果如圖 3-19 所示：圖 3-191415. ASBL,2,416. ADELE,1,,,1生成的封頭剖面結果如圖 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，必須要對封頭面盡心一些分割。對分割后的面采用映射方式生成網(wǎng)格，其操作過程的命令操作如下：1. LANG,2,7,90,0,0.47891692802984042. LANG,5,9,90,0,0.42513972294342063. LANG,3,5,90,0,0.409166507748579015由點向線作垂線結果如圖 3-21 所示：圖 3-214. ASBL,3,85. ASBL,2,106. ASBL,4,13面由線分開成兩部分結果如圖 3-22 所示：16圖 3-227. TYPE,1 ！設置所有面的默認屬性8. MAT,19. ASEL,,,,10. ASEL,,,,1 ！對面號 1 的面設置為第二種材料11. AATT,2,,1,012. ALLSEL,ALL ！選擇所有的實體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 ！設置為映射網(wǎng)格劃分方式27． AMESH,ALL 對所有的面進行網(wǎng)格劃分結果顯示如圖 3-24.18圖 3-24 網(wǎng)格劃分28. FINISH3.5 施加載荷首先進入到 SOLUTION 處理器，由 3-2 所示的力學模型在畫好網(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 ！進入到求解器2. DL,18,,UY,施加 Y 方向的約束，結果顯示如圖 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施加求解計算，求解計算完成時出現(xiàn)對話框如圖 3-27.圖 3-27
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