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基于ANSYS的壓力容器強度分析

發布于:2022-05-18 18:41
強度分析

      空-水冷卻器產品的設計過程中,最重要的環節之一便是對產品進行壓力強度分析,而設計前期最為經濟和直觀的設計方法便是有限元模擬分析法。
1項目介紹
1.1背景
      由于冷卻器在每個項目中都會涉及到不同的壓力等級,一般而言,設計壓力0.6Mpa,測試壓力為1.5倍的設計壓力即0.9Mpa是比較常見的壓力等級,但由于一些特殊項目涉及到設計壓力1.2Mpa,測試壓力1.8Mpa,高壓等級,這就要求設計者能夠用最經濟最直觀最快速的方法評估方案的可行性,也就是本文研究的基于ANSYS有限元分析的強度分析法。
1.2分析過程
      空-水冷卻器的模型由Pro/Ewildfire5.0建立,并轉化為IGS或者Parasolid文檔以便與ANSYS進行對接進行FEM分析。IGS或Parasolid文檔導入之后首先需要進行網格劃分、載荷加載以及邊界條件的設置。ANSYS計算之后便可以在通用后處理軟件中觀察產品各位置的應力、變形和位移等。
1.3材料參數
      表1反映了產品所用材料的力學特性和參數,包括:內管板、外管板。
2水管強度分析
2.1Pro/E模型
      空-水冷卻器模型在Pro/Ewildfile5.0中建立,零件包含:內、外管,內、外管板,法蘭,封頭,螺栓地等。
2.2有限元模型
      IGS文檔直接導入ANSYS已進行有限元分析,網格劃分采用SolidTet10node187單元,如圖1所示,網格劃分后共生成41431個四面體10節點的單元。
2.3結果
      1Mpa的工作壓力導致了管壁極其微小的位移,最大位移為6.75×10-4mm,這個對冷卻器來說是可以接受的。而管壁內表面最大的應力則為17.918Mpa。
3封頭強度分析
3.1Pro/E模型
     當冷卻器正常工作時,外管幾乎是不承壓的,即使泄露,外管板所承受的壓力不會大于內管板,所以可以著重對內管板進行強度分析。對于螺栓、螺母、墊片等緊固件在ANSYS中可以用空-水冷卻器產品的設計過程中,最重要的環節之一便是對產品的壓力強度進行分析,而設計前期最為經濟和直觀的設計方法便是有限元模擬分析法。
     由于冷卻器在每個項目中都會涉及到不同的壓力等級,一般而言,設計壓力0.6Mpa,測試壓力為1.5倍的設計壓力即0.9Mpa是比較常見的壓力等級,但由于一些特殊項目涉及到設計壓力1.2Mpa,測試壓力1.8Mpa,高壓等級,這就要求設計者能夠用最經濟最直觀最快速的方法評估方案的可行性,也就是本文研究的基于ANSYS有限元分析的強度分析法。


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