【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例

引言:結構靜力分析用于研究靜載荷作用下結構的響應。靜載荷可以是集中力、分布力、力矩、位移、溫度等,結構在邊界條件及載荷作用下發生變形,產生位移、應力、應變等。

靜力分析可以研究結構的剛度、強度是否滿足設計要求,幫助改進結構的設計。靜力分析得到的節點的位移數據可以用于結構剛度分析,應力、應變等數據可以用于結構強度分析。靜力分析可以分為線性靜力分析和非線性靜力分析。對于線性材料和線性結構的靜力分析,通常分析結果與載荷之間是線性關系,可以通過分析某一載荷狀態來評估結構的剛度和強度。對于非線性結構,結構的位移、應力等與載荷是非線性關系,通常要得到載荷增加過程中結構的響應。

在Abaqus的靜力分析中,載荷隨時間增量步變化,但在求解過程中不考慮時間、慣性等因素,得到結構的位移-時間、應力-時間等數據與物理時間無關,而此處的時間可以認為是一個中間量,通過這個中間量控制載荷增加,每一個載荷狀態都會得到結構相應的位移、應力等。

問題描述:

內壓罐使用的材料為鋼,彈性模量E=200 GPa,油松比a=0.3,使用單位量綱為mm、N、MPa。分析對象為軸對稱三維實體結構,內壓罐底部固支,內側壁面受20MPa的壓強載荷,為了減少計算量,采用四分之一模型進行靜力分析。

                         

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖2圖1 內壓罐有限元模型

內壓罐為軸對稱三維實體結構,內壓罐底部固支,內側壁面受20MPa的壓強載荷,為了減少計算量,采用四分之一模型進行靜力分析。

操作:

創建幾何部件:

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖4

圖2 創建幾何

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圖3 賦予材料屬性

定義輸出:

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖7

圖4 定義輸出

設置邊界條件及載荷,底部施加固支約束,對稱面分別施加對稱約束,內壁面施加均勻的內壓載荷:

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖9

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖11【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖12【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖13

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圖5 設置邊界條件及載荷條件

先劃分結構,采用六面體結構網格,采用C3D8R單元劃分網格:

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖18【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖19

圖6劃分網格

分別采用Abaqus和iSolver求解器進行計算。

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖22【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖23

圖7分別提交Abaqus和iSolver求解器計算

計算結果對比:

對比兩者的計算結果:

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【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖25

圖8  Abaqus和iSolver計算的應力對比(左: iSolve,右:Abaqus)

【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖26【iSolver案例分享7】內壓罐分析案例的圖27

圖9  Abaqus和iSolver計算的位移對比(左: iSolve,右:Abaqus)

由此可見,iSolver與Abaqus求解器計算的應力及位移分析結果基本一致,兩者對于最大載荷點、最大位移點位置的計算吻合。對于結構進行應力分析,分析其最大應力值及位置、最大位移值及位置,可以在實際生產和生活應用中有效避免結構失效現象的出現,從而避免破壞。

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