Simsolid-双金属复合管温度和压力载荷分析

双金属复合管温度和压力载荷分析

1. 概述

双金属复合管在化工或试验设备里是常见的配件，通常承受温度和内压力的双重载荷。本案例基于Simsolid分析了一段100mm长铜、钢复合管，模型如图1所示，里面的为铜管，外层为钢管。

图1 三维模型

2. 在Simsolid中分析

导入stp格式的3D模型，分别为内外层管赋予copper和steel材料。先进行稳态热分析，得到温度场，然后进行温度和内压载荷下的结构应力分析。在热分析中，设定接触界面为无热阻传热，钢管外表面温度25℃，铜管内表面温度为200℃（如图2），设置完毕直接进行求解。得到稳态温度场分布如图3，可以看到温度从内表面到外表面均匀分布。

图2 设置内外表面温度

图3 温度场分布

然后建立结构分析，设置两端固定的边界条件，施加温度载荷时引入前面热分析结果，然后在铜管内表面施加内部压力0.8MPa。进行求解，结果显示最大位移约0.034mm，最大应力628.1MP。

图4 导入温度场结果

图5 建立绑定接触

图6 施加内压力载荷

图7 结构分析位移云图

图8 结构分析应力云图

与Abaqus分析结果比较:

3.体验感受

虽然目前Simsolid能做到的分析类型和提供的材料本构有限制，但作为面向设计初级阶段的设计工程师结构分析应用软件，确实具有很大的优越性，软件界面简单明了，大大节省了前处理时间，且上手快；求解效率更是提现了最大的优势，对于大模型的分析，效率极高。后续再了解下求解器是如何实现的。