ansys壓力單位的案例
（公益貼）一文輕松掌握ANSYS/ls-dyna中材料單位制問題及單位制任意更換
在進行數值模型建立的過程中，大家首先會想我建模應該用什么單位制，材料單位制怎么確定，對于剛開始學有限元軟件的同學而言是一個比較頭疼的問題，我初學時也一樣，熟悉后就會對單位制會特別敏感，單位不統一就很快能發現?；谶@個問題，本文詳細給大家梳理ls-dyna中單位制的選擇原理，并教大家如何任意更換模型的單位制。常用單位制表如下。
1.確定模型分析類型，采用的材料本構的類型。
對于所有模型而言，所有單位制其實都可以使用，前提是單位換算正確。但是對于金屬材料，其中存在溫度、比熱容等參數，大部分學者文獻常用的是mm ms kg GPa或mm s ton MPa單位。而對于爆炸沖擊、侵徹等案例來講，g cm Mbar（10的11次方pa）是文獻中常用的單位制，單位制的選擇基本上是看現有的案例中哪套用的多，我們就選哪套，這樣在引用參數的時候就不需要進行單位換算，避免計算出錯，如果計算過程中出現計算模型消失、計算時間加長、計算云圖沒反應大概率是單位制不統一的問題。
2.模型建立時單位制選擇
軟件中是沒有選項去要求用哪套單位制，單位制在心中統一使用就行。比如模型實際長3.45m，這種小數點多的尺寸模型，我會選擇mm去建模，在模型中輸入3450就可以，寬1.52m就輸入1520。對于建模及網格劃分過程中而言，長度單位制可以選擇自己熟悉的、方便建模的那套，建模過程中不用糾結單位制是哪套，因為后期生成k文件后可以任意修改單位制。
3.模型單位制的確定
拿到一個案例k文件，如何去馬上確定模型是采用的哪套單位制。首先拿尺子量一下模型的尺寸，如下圖所示。
a．這是一個掏槽爆破局部模型，量出來是345，是不會顯示單位的，如果了解這個案例，可以馬上知道實際尺寸為3.45m，那么此刻模型的長度單位制就是（345）cm。
展開 ANSYS的單位
ANSYS 的單位制
ANSYS 軟件并沒有為分析指定系統單位，在結構分析中，可以使用任何一套自封閉的單位制（所謂自封閉是指這些單位量綱之間可以互相推導得出），只要保證輸入的所有數據的單位都是正在使用的同一套單位制里的單位即可。
所有的單位基本上都與長度和力有關，因此可由長度、力和時間（秒）的量綱推出其它的量綱，下面列出常用輸入數據的量綱關系：
面積＝長度2 體積＝長度3
慣性矩＝長度4 應力＝力/長度2
彈性模量（剪切模量）＝力/長度2 集中力＝力
線分布力＝力/長度 面分布力＝力/長度2
彎矩＝力×長度 重量＝力
容重＝力/長度3 質量＝重量/重力加速度＝力×秒/長度2
重力加速度＝長度/秒2 密度＝容重/重力加速度＝力×秒/長度2 4
例如
長度單位為mm，力單位為N 時，得出的一套單位如下：
質量＝重量/重力加速度＝力×秒/長度2
＝N×秒/mm＝（N×秒/m）×10 ＝kg×10 ＝Ton（噸）
應力＝力/長度=N/mm ＝（N/m ）×10 ＝MPa
可以根據自己的需要由上面的量綱關系自行修改單位系統，只要保證自封閉即可。
展開 ANSYS中有關單位制的對應詳情。
ANSYS中有關單位制的對應詳情。
ansys/ls-dyna 單位制的轉換
ansys/ls-dyna 單位制的轉換
單位轉換.pdf
單位制.docx
Ansys單位統一和總結（原創）
單位正解（本人在百度空間里發過此帖）
只要保證輸入的所有數據的單位都是正在使用的同一套單位制里的單位即可。
所有的單位基本上都與長度和力有關，因此可由長度、力和時間（秒）的量綱推出其它的量綱，下面列出常用輸入數據的量綱關系：
面積＝長度^2
體積＝長度^3
慣性矩＝長度^4
應力＝力/長度^2
彈性模量，剪切模量＝力/長度^2
集中力＝力
線分布力＝力/長度
面分布力＝力/長度^2
彎矩＝力×長度
重量＝力
容重＝力/長度^3
質量＝重量/重力加速度＝力×秒^2/長度
重力加速度＝長度/秒^2
密度＝容重/重力加速度＝力×秒^2/長度^4
例如長度單位為mm，力單位為N，時間為秒時，得出的一套單位如下：
1.質量 ＝重量/重力加速度＝力×秒^2 /長度
把m轉成毫米得：N×秒^2/mm＝10^3×N×秒^2/m＝10^3×kg＝Ton（噸）
2.應力 ＝力/長度^2
N/mm^2=
10^6*N/m^2＝10^6*Pa=MPa
3.彈性模量，剪切模量＝力/長度^2
N/mm^2=
10^6*N/m^2＝10^6*Pa=MPa
4.密度＝容重/重力加速度＝力×秒^2/長度^4
N×秒^2/mm^4＝10^12×N×秒^2/m^4
由于密度通用為kg/m^3, N=kg*m/秒.^2
N×秒^2/mm^4＝10^12×N×秒^2/m^4=10^12*kg/m^3=噸/mm^3
所以輸入密度時，就應該把kg/m^3,換成多少噸/mm^3 ??！
5.
重力加速度＝長度/秒^2=9800mm/秒.^2
展開 ANSYS workbench 循環對稱壓力容器靜力分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習線性靜結構分析步的建立
3、學習壓力容器分析的載荷施加
4、學習壓力容器對稱循環約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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ANSYS workbench 壓力容器分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習壓力容器相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習壓力容器分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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ansys beam189 壓力加載
對于ansys中梁如何施加壓力載荷，我給出了方法，見附件，個人原創，非轉載
beam189 壓力加載pdf.pdf
ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力管道的三維模型處理
2、學習螺栓連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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Ansys在壓力容器行業的典型應用（上）
壓力密封提高安全性
? 設計中的難點
‐ 井下操作一般是在高溫高壓性進行，如何在高壓情況下（15~20kpsi）提高井的密封性是工程師關注的問題
‐ 在密封時涉及彈性體和金屬密封件的大非線性變形
‐ 磨損后在流體壓力過高的情況下容易產生泄露
? Ansys技術方案
‐ 通過Ansys Mechanical強大的非線性結構求解器來了解密封壓力，從而改進高溫、高壓下密封設計；通過接觸進行流體壓力泄漏研究，能有效防止因漏油引起的大規模環境災害
‐ 通過Ansys CFD預測泄露物的擴散
? 推薦Ansys模塊
‐ Ansys Mechanical Enterprise + Ansys CFD Premium
螺栓
? 設計中的難點
- 螺栓連接的準確評估對于確保承壓和承重組件的可靠運行至關重要
? Ansys技術方案
‐ 基于Ansys結構仿真可以可以進行幾何非線性仿真，進行螺栓預緊工具設計，實現多步分析
‐ 更好地了解由于組裝和服務中加載而產生的連接行為
‐ 失效模式預測和評估
‐ 洞察超出設計條件的行為
? 推薦Ansys模塊
‐ Ansys Mechanical Enterprise
法蘭連接接觸分析
輸入條件
模型幾何參數、螺栓預緊力、內壓
仿真流程
結果與效果
緊固件承載情況，法蘭應力水平等
壓力容器法蘭螺栓螺紋疲勞壽命分析
輸入條件
壓力容器法蘭及連接螺栓在40種壓力工況和40種溫度工況下，考慮螺栓預緊力以及各部件之間的接觸，進行非線性熱-結構耦合應力分析。
展開 ANSYS壓力容器應力分析報告
ANSYS壓力容器應力分析報告
一. 設計分析依據
（1）《壓力容器安全技術監察規程》
（2）JB4732-1995《鋼制壓力容器——分析設計標準》（2005 確認版）
1.1 設計參數
表1 設備基本設計參數
1.2 計算及評定條件
(1) 靜強度計算條件
表2 設備載荷參數
注：在計算包括二次應力強度的組合應力強度時，應選用工作載荷進行計算，本報告中分別選用設計載荷進行進行計算，故采用設計載荷進行強度分析結果是偏安全的。
(2) 材料性能參數
材料性能參數見表3，其中彈性模量取自JB4732-95 表G-5，泊松比根據JB4732-95 的公式（5-1）計算得到，設計應力強度分別根據JB4732-95 的表6-2 和表6-6 確定。
表3 材料性能參數性能
(3) 疲勞計算條件
此設備接管a、c 上存在彎矩，接管載荷數據如表4 所示。
表4 接管載荷數據表
二. 結構壁厚計算
按照靜載荷條件，根據JB4732-95 第七章（公式與圖號均為標準中的編號）確定設備各
元件壁厚，因介質密度較小，不考慮介質靜壓，同時忽略設備自重。
1.筒體厚度
因Pc=2.97MPa<0.4KSm=0.4×1×134.8=53.92MPa，故選用JB4732-95 公式（7-1）計算筒體厚度：
3.開孔接管
接管開孔采用16MnⅡ厚壁管，結構見總圖及零件圖，各開孔厚壁管有效尺寸如表5 所示：
表5 接管有效尺寸
三. 結構有限元分析
按照JB4732-1995 進行分析，整個計算采用ANSYS軟件，建立有限元模型，對設備進行強度應力分析。
3.1 有限元模型
(1)上封頭部分
根據上封頭的結構特點和載荷特性，建立了1/2 上封頭的力學模型。
展開 
ANSYS在壓力容器行業的應用-應力強度分析
載荷
在有限元模型上施加以下載荷：
一、內壓Pc：介質接觸所有表面包括筒體、封頭、接管、法蘭內表面及法蘭有效密封寬度面內側承受內壓Pc作用，各工況分別施加；
二、墊片壓緊力等效壓力PF：作用于接管法蘭墊片有效密封寬度面上的墊片壓緊力等效壓力PF，根據標準JB4732-1995式（D.4-2），有下列推導，各工況分別施加：
三、螺栓作用力等效壓力Pw：作用于接管法蘭螺栓圓作用面上（法蘭盤背面）的螺栓作用力等效壓力Pw，根據標準JB4732-1995式（D.4-5），有下列推導：
其中D1，D2為螺栓圓作用面的外徑和內徑，三種工況分別施加；
圖3-設備邊界條件施加圖
圖4-設計工況載荷施加
應力分析結果及評定
由于篇幅限制，操作工況及水壓試驗工況的結果及評定不在文中展示
應力強度評定標準
根據JB4732-1995《鋼制壓力容器-分析設計標準》(2005年確認)進行應力強度評定。使用應力分類法進行應力評定，應力線性化路徑的選取原則是：通過分析構件應力強度最大節點、其它高應力強度區選定節點及關注部位相應節點，并沿壁厚方向的最短方向設定應力線性化路徑。各模型的應力線性化路徑示意圖均選取在設計工況應力分布圖上標注，最終評定路徑的始終節點分別在三種工況應力計算結果上選取。
展開 Ansys在壓力容器行業的典型應用（下）
? Ansys技術方案
‐ 采用Ansys Mechanical對設備的強度進行評估
‐ Ansys ncode對設備的疲勞進行評估
? 推薦Ansys模塊
‐ Ansys Mechanical Enterprise + ncode
橢圓封頭中心接管應力分析
輸入條件
幾何模型、內壓、彎矩、接管端部軸向平衡拉力
仿真流程
結果與效果
?得到了在內壓及接管彎矩共同作用下結構的應力分布及變形；
?按照JB4732-1995 《鋼制壓力容器- 分析設計標準》對封頭與接管連接焊縫處危險截面進行應力強度評定，分析結果表明，強度滿足要求。
加壓氣瓶的跌落
輸入條件
幾何、材料數據、跌落高度、失效條件
輸出
預應力結果
跌落評估
壓力管道流體-結構-熱耦合及線性化評定分析
輸入條件
壓力管道幾何模型、入口介質流速/溫度、對流系數、螺栓預緊力、內壓
仿真流程
結果與效果
?通過熱流體流體特性，計算得到管道溫度分布、熱應力與機械應力綜合分布及熱變形，從而對管道危險截面進行線性應力評定分析
壓力容器尺寸優化分析
輸入條件
壓力容器三維幾何模型，材料參數，載荷及約束條件，接觸連接關系。
仿真流程
結果與效果
?分析各設計變量對輸出參數的影響趨勢，為壓力容器設計提供技術支持。
?通過優化分析可以方便地實現設計方案修改、多方案對比和優化設計，使壓力容器設計在滿足強度和有限元壽命的前提下進行輕量化設計。
球罐動力學分析
輸入條件
球罐三維幾何模型、廠房內部構件樓板響應譜轉換為人工擬合時程、接觸連接關系。
展開 基于 ANSYS 的壓力容器可靠性分析
因此，ANSYS 已成為現在國際上最為流行的有限元分析軟件，已經被眾多的院校在進行可靠性分析教學中進行使用。而壓力容器具有非常多的類型。比如按照產品的品種進行劃分，其主要有反應類型的壓力容器、換熱類型的壓力容器、分離類型的壓力容器、存儲類型的壓力容器等。壓力容器因為具有對安全性要求高的特點，因此對其可靠性進行科學、仔細的研究與分析就具有了非常重要的意義。而將 ANSYS 有限元軟件與壓力容器的可靠性分析進行結合，可以應用 ANSYS 有限元軟件的網絡化技術優點，對于壓力容器的可靠性進行更加直觀性、科學性的分析，有利于我們對壓力容器的一些相關數據進行完整性的分析與求解，最終驗證壓力容器的可靠性。其中，基于 ANSYS在壓力容器可靠性設計，與一般機械產品的設計具有非常大的不同，其主要有以下三個特點。
第一，基于 ANSYS 的壓力容器其安全系數的取值不僅僅與可靠性設計中的應力、強度均值有關，還與曲線的離散程度有關。而一般的機械性產品只需對可靠性設計中的應力值、強度數值隨曲線的分布特點進行分析。從這一點來看，可靠性壓力容器設計中安全系數可以通過 ANSYS 有限元軟件中的函數在計算機中進行直觀化的展現，可以更為真實地反映出壓力容器的最真實狀態。
第二，壓力容器可靠性設計中對于強度的考慮隨時間的增長而減弱，導致可靠性的表達具有時間的限制。因此我們完全可以依據可靠性的設計來預測壓力容器的使用壽命。具體來講，壓力容器在經過了多少小時后，其失效的概率是多少。
第三，壓力容器的可靠性設計與其周圍的環境條件具有非常大的關系。比如環境介質、溫度的變化、沖擊振動等因素都對于壓力容器的可靠性設計起著非常重要的影響。其中對于分析壓力容器的可靠性，往往可以通過對其應力值與強度值之間的關系進行分析與實現。比如：其強度值大于應力值，表示該壓力容器具有可靠性的特點，它是在進行正常的工作。
展開 壓力容器ansys優化設計
本書全面系統地反映了最優化技術在壓力容器設計中的研究和應用成果。內容包括：最優化設計的數學基礎、一維搜索的最優化方法、多維無約束的最優化方法、多維約束最優化方法、壓力容器優化設計的特點與方法、中低壓容器的優化設計、壓力儲罐的優化設計、外壓容器的優化設計、高壓容器的優化設計、多層壓力容器的優化設計、法蘭和封頭的優化設計。本書注意優化設計概念的解釋和方法的介紹，盡量避免繁雜的理論論證和數學推演，列舉了壓力容器的主要結構和部件的優化設計實例，實用性強，便于讀者參考借鑒。
壓力容器優化設計.rar
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