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锁斗疲劳分析模型-体的切分和网格划分真的是一个需要经验和技术的活

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压力容器的分析设计主要以结构静力分析和疲劳分析为主,这两种分析类型占据了压力容器分析设计的80%以上。从软件操作和计算方面来说,结构静力分析和疲劳分析并无实质性的区别,仅是疲劳分析需要计算多种工况并在最后求解时增加一步应力差值的计算进而确定交变应力幅值;从判定准则上来说,区别在于静力分析只需评定局部薄膜应力和一次+二次应力,而疲劳分析需要考虑峰值应力且需要根据交变应力幅值和S-N曲线来确定最终循环次数是否满足疲劳寿命的要求。因疲劳分析需要考虑峰值应力,故从一定意义上来说对分析设计人员的软件操作水平和理论经验有相对较高的要求,因为模型建立的是否合适,网格划分的质量的好坏会直接影响到峰值应力的计算,尤其对于稍微复杂一点的不规则模型很多时候计算出来的应力会出现应力失真的情况导致在我们并不关心的区域出现最大总应力值,那么就需要分析设计人员具备判断应力失真的能力,即哪些地方计算出来的应力是不真实的,该怎么解决以消除应力失真,以避免在错误的地方进行了错误的疲劳判定。

以一锁斗疲劳分析步骤为例,简要介绍一下模型建立、网格划分和计算过程中需要注意的问题:

模型建立

本模型为全模型分析,存在筒体段、锥壳段、耳座及人口法兰等,建模操作过程中涉及到拉伸、旋转、布尔操作、切分操作、映射面操作、局部坐标的建立、体的旋转-偏移-阵列操作等等一系列操作,因而需要操作者对每个建模的功能都有详细的了解,只有了解的足够深才能在建模过程中合理利用各种功能,用最快的方法建出最好的模型,所有人都说WB上手容易,但上手容易不代表会,会更不代表熟练,真正能将WB软件了解的透彻和用得精通的人仍在少数,所以笔者建议初学者一定要有锲而不舍的深挖研究的精神,尽量将各个功能都搞清楚,才能做到灵活自如、酣畅淋漓的建立模型,本模型为保证每个体都可扫略进行了很多次不同形式的切分操作,最终切分成了179个体。需特别注意的一个技巧是要学会随时用“Show sweepable bodies”功能查看哪些体已经可以扫略了,哪些体仍不可扫略,针对不可扫略的体才需进行切分操作以切成可扫略的体。另外笔者在用14.519.0的时候发现,当在14.5版本中所有的体都已显示为可扫略体的时候,在19.0版本中则为部分体仍不可扫略,关于这一点可能是19.014.5的判定和划分准则是存在一定不同的。

网格划分

本模型因存在部分不规则的区域,且切分的体较多,在划分网格的时候工作量就会很大,在哪些地方需要划分较细较好的网格?哪些地方比较难控制网格?该如何设置网格大小?如何设置网格划分顺序?如何进行局部网格控制?等等一些问题都需要在划分网格之前先进行一定的思考,同样软件操作者需要对网格划分的各个功能都了如指掌,才能更好更快更顺利的划分出漂亮的网格。可能一个简单的模型只需进行简单的一步两步操作便可划分出漂亮的网格,但是对于稍微复杂和不规则一点的且具有较多体的模型,划分网格真的需要实践经验的积累和一定的技巧。

网格划分技通用步骤1:通过全局网格控制,对网格的划分方法、种子尺寸等进行初步的控制,有利于网格划分,前提是基于一定的思考和经验以及不断的尝试。

网格划分通用步骤2:一定要主要不同体的网格划分顺序,不同的划分顺序会导致截然不同的两种网格质量,总体来说是先难后易,先复杂后简单的网格划分准则。

网格划分通用步骤3:通过局部网格控制精细化网格划分,需要注意的一点是因不同体之间可能定义了不同的划分准则,需避免两种控制准则互相矛盾,导致部分体网格划分出现冲突而无法划分的情况。

上述仅仅是网格划分的一般步骤,真正在划分网格的时候还存在很多技巧,正所谓技巧只有熟能生巧,只有真正操作的时候才会发现很多问题并不是我们所想的那样,本以为能划分出很好网格的体却划分出质量很差甚至会出现无法划分的情况,所以亲身操作和实践才是最好的方法。

模型计算

疲劳分析的计算需计算多种工况,然后通过“solutioncombination”功能求解两种工况下的应力差值,进而计算应力幅值,笔者在此介绍一下不同工况下求解的两种设置方法:

方法一:通过静力分析模块的共享连接,如下图所示:

方法二:通过分析步设置,比如对两种工况计算,可将分析步修改为2步,并在不同的分析步下进行载荷和边界条件的设置,最终将两分析步的计算结果进行应力差值计算。如下图所示:

来源:ANSYS分析设计人
疲劳通用理论控制
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首次发布时间:2023-08-26
最近编辑:1年前
ANSYS分析设计人
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