ANSYS管道支撐的案例
Ansys行業大講堂 | 平臺支撐下的仿真協同與設計優化
Ansys高度可擴展和可配置平臺解決方案可對工程業務進行仿真和優化，推動創新設計探索和產品性能提升，通過多物理場仿真、創建可擴展的仿真環境、以及提高工程協作等維度，極大地改善企業在設計、開發和運營新一代產品的方式。
6月19日，Ansys行業應用大講堂第六講『平臺支撐下的仿真協同與設計優化』將作為該系列的收官之作上線，歡迎大家報名參加！4月底全新開啟的系列Ansys行業應用大講堂——仿真體系建設驅動數字創新，以仿真體系建設為基礎，系統地剖析仿真技術在5G、電氣化、自動駕駛、物聯網等領域的前沿趨勢和成功案例。
第六講：
平臺支撐下的仿真協同與設計優化
主題簡介
仿真技術在產品研發過程被廣泛使用，其應用的深度和廣度都在不斷拓展。在仿真規模不斷擴大的情況下，如何支持數據管理與知識積累，協調仿真與設計、試驗等相關團隊間的數據流轉，規范其業務流程，實現仿真與研發創新過程的真正融合，成為行業領先企業需要探討的方向。企業級仿真平臺作為解決這一系列問題的不二之選，近年來得到了長足的發展。
針對仿真問題本身，面對產品設計日趨智能化/復雜化的挑戰，多物理多維度CAE和CAD軟件并存成為普遍現狀，工程師在軟件接口、技巧學習的時間投入日漸增加，如何實現仿真流程的集成、仿真標準化和自動化、多學科優化成為大家的關注點。
展開 【Ansys行業大講堂】平臺支撐下的仿真協同與設計優化
誠邀您參加Ansys多學科優化大會 （WOST 2020）！
Ansys多學科優化大會暨第十七屆Dynardo用戶大會將于6月25日-26日舉辦，免費注冊報名即可參與，歡迎積極報名參加，成功報名后獲取參會鏈接。
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Warning | 固定支撐約束在ANSYS有限元計算中的三大注意事項
固定支撐是在結構有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設置固定支撐操作的方法。
圖1 設置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應用在點，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現實工程結構中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實際計算中，用戶應該注意以下幾點：
固定約束附近的應力不準確，不能作為產品強度評估的依據
這個理論依據是圣維南原理，其實固定約束是一種等效約束，它會約束附近的應力有顯著影響，但是遠離約束位置的應力時可信的。如圖2給出了拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型，該模型的截面積1.2503e-005m^2,軸力為10N，則軸向應力7.99e5Pa。
圖2 拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型
圖3給出了軸向應力云圖，通過計算結果發現，固定約束位置的應力明顯大于理論解答，而遠離固定支撐的位置與理論解基本一致，大約為7.96e5Pa，但是目前固定支撐約束的影響范圍，目前還無法通過理論確定，因此在工程應用中，需要進行數據對比確定合理的計算結果。
圖3 軸向應力云圖
固定支撐約束附近不要進行網格細化
因為隨著網格細化，固定支撐約束位置的應力是奇異的。如圖4給出了多次細化后的軸向應力云圖，由圖可知，細化后，固定支撐約束位置的應力迅速上升。
展開 【實際項目】基于ANSYS某超高層大型深基坑支撐結構內力計算分析
深基坑支護體系包括土體、圍護結構以及支撐結構，是一個保護影響域內建筑物等的空間動態體系。其中支撐結構是基坑支護結構的重要組成部分，它由支撐桿件、環梁、立柱、吊桿等構件組成，是一個承受圍護結構所傳遞的土壓力、水壓力的結構體系。支撐結構必須穩定、結點連接構造必須可靠，支撐與豎向圍護結構共同作用為基坑施工提供一個可靠的結構空間。
一般來講，基坑支撐結構計算方法分為如下三種簡化算法：
1、不考慮共同作用的簡化算法
該方法將水平支撐結構視為不動鉸，計算簡圖如下所示，但這種處理方法過高地估計了水平支撐結構對豎向圍護結構變形的約束作用。
2、平面框架計算模型
該方法是先對平面框架進行平面分析，分析得到產生單位法向變形值，美每延米的支撐力及支撐的等效剛度。再將支撐等效剛度作用于每層支撐結構處，并對圍護體系進行平面分析，力學分析模型如下所示。此種方法建模簡單有效，但一般適用于平面比較規則的支撐體系，且需要足夠豐富的工程經驗。
3、空間桿系分析方法
該方法假定豎向圍護樁余其后土體構成一個平面共同工作體系，每層水平支撐結構將豎向圍護樁連接起來，組成空間結構體系。該方法考慮了水平支撐結構形成的支撐樁間作用，受力明確，但此種方法建模工作量較大。力學模型如下：
本次分享的實際項目為某地超高層建筑深基坑支撐結構體系的計算，該超高層主樓地上51層，副樓地上32層，裙房地上8層，整體設置四層地下室，基坑開挖范圍約為84mX111m,主樓區域挖深23.6m，裙樓區域挖深21.6m，周圍布置地下連續墻，并設置兩道支撐。
基坑東側、南側為高層居民住宅區，樁基礎，一層地下室，基坑北側、西側為市政道路，人行道與道路下埋設有雨水管道、給水管道、通訊管道、污水管道、電力管道。
展開 
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排水管道計算
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Ansys排水管道計算.txt
定制ANSYS工具條.txt
水灌內流固耦合問題Ansys實現.txt
ANSYS workbench管道夾非線性接觸分析 ￥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
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習管道夾的三維模型處理
2、學習管道夾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、學習管道夾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 管道夾非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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基于ANSYS的管道振動模態分析
在生產實踐中，管道的強烈振動會使管路附件尤其是管道的連接部位、管道與附件的連接部位和管道與支架的連接部位等處發生磨損松動，在振動所產生的交變應力作用下導致疲勞破壞，從而發生管線斷裂、介質外泄，甚至引起嚴重的生產事故，給生產和環境造成嚴重危害。因此，對出現強烈振動的管道，分析其產生原因并給出相應的減振措施，具有重大的經濟效益和社會效益。
本文以注水系統配注管線的劇烈振動為例，利用大型結構分析軟件ANSYS對管道進行建模并作出相應的模態分析。在得出低階情況下結構固有頻率和相應振型后與振動主頻率比較，從而判斷出在低階情況下結構固有頻率與振動主頻率處于共振區，因而引起強烈振動。為避免結構固有頻率和振動主頻率的共振，有效地減輕管道的振動，采取在合適的位置施加位移約束的方法進行消振，并給出了驗證。
一、管系簡介
該管線為注水系統配注管線，管線的局部布局如圖1所示，在ANSYS系統中為了計算方便將管線進行了簡化（如圖2），管線的彈性模量為206GPa，泊松比0.3。
展開 ANSYS ICEMCFD 11 2D管道
ANSYS_ICEMCFD_11_2D管道.pdf
ANSYS workbench三通管道流固熱耦合分析 ￥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、學習三通管道的三維模型處理
2、學習三通管道流固熱耦合分析步的建立
3、學習三通管道流固熱耦合分析的載荷施加
4、學習三通管道流固熱耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 三通管道流固熱耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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基于ansys管道交變電磁場
查看3維磁矢分布
5 結論
綜上所述，本文采用有限元分析法，計算線圈在管道內產生的感應磁場強度，并通過圖形直觀顯示，為管道、線圈以及勵磁電流的設計提供了分析手段和驗證方法。隨著ANSYS功能的愈加強大，它所應用的范圍日益廣泛，已涉及工業及科學研究的各個領域，ANSYS軟件具備良好的開發環境，界面簡單、操作方便適合更深層次的開發和研究。
ANSYS ICEMCFD 11 2D管道
同時作為ANSYS家族的一款專業分析環境,還可以集成于ANSYS Workbench平臺, 獲得Workbench的所有優勢。
ANSYS_ICEMCFD_11_2D管道.pdf
管道疲勞強度分析及優化(Ansys Workbench)
本文利用SolidWorks軟件建立了管道三維模型，然后導入ANSYS Workbench中得到有限元模型；利用ANSYS軟件將管道分為液體作用環境和螺栓預緊作用環境兩個環境對管道進行靜力學分析，確定應力集中的位置；通過ANSYS Workbench的求解組合功能將兩個環境的結果線性疊加，在此基礎上計算非比例載荷疲勞壽命，求出在螺栓預緊力作用下的管道壽命長短；再通過優化螺栓預緊力大小，使管道的疲勞壽命達到最大值，優化后的管道壽命在原有基礎上提升了10%。研究結果為有效預估管道在非比例載荷作用下的疲勞壽命提供了基礎，具有一定實用價值。
展開 ANSYS/LS-DYNA管道受橫向撞擊分析
ANSYS的LS-DYNA目前已經是比較完善的顯式計算模塊了，能夠高效的處理幾何非線性，包括大位移、大轉動和大應變的情況，同時也能夠處理材料非線性和接觸非線性。該模塊善于使用Lagrange算法進行顯式結構動力分析，同時也有ALE和Euler算法，隱式分析功能，熱分析以及流固耦合分析功能。
本文分析一個簡單的管道撞擊變形的例子，一個直徑為0.8m的圓管，兩端固定，管長為2m、壁厚為0.01m。一個邊長為0.3m的立方體以50m/s的速度撞擊圓管中部。分析撞擊過程。
圓管的材料和立方體的材料都是相同的，樣式模量為2E11pa，切線模量為2E9pa，泊松比0.3，密度為7850kg/m^3，屈服應力為2E8pa。
模型的建立較為簡單，但是在啟動的時候需要勾選LS-DYNA的選項：
設置模型單元為SHELL163和SOLID164單元，管道設置為SHELL單元，立方體設置為SOLID單元，模型如下圖所示：
由于LS-DYNA與ABAQUS一樣，存在PART的概念，因此將上面的立方體和圓管設置為兩個PART，在ANSYS/LS-DYNA中設置PART的方式主要是通過單元號、實常數號和材料號的不同進行區分，如果這三者都相同，則PART號也相同，因此即便是同樣的單元、材料、實常數，如果需要設置兩個PART也需要分開設置。
設置完PART之后，設置上面立方體的初速度，在Initial Velocity中設置PART的初速度，指定Y方向的初速度為-50，這樣初速度設置完成，之后設置邊界條件，在Constraints中將圓管兩端的邊緣固定死。
下一步設置計算時間，計算的時間在Time Controls進行設置，如下圖所示：
此例設置計算時間為0.05s。
展開 ANSYS/LS-DYNA管道受橫向撞擊分析
之后點擊Write Jobname.k輸出計算的k文件，此文件與ANSYS的APDL文件類似，是LS-DYNA計算的標準文件，采用這個文件可以直接使用LS-DYNA Solver進行求解，當然在ANSYS界面中點擊Solve也能求解。
對于分析結果的處理，本例采用了較為常用的LS-PrePost后處理軟件，這個軟件可以在ANSYS安裝目錄中ANSYS Inc\v160\ansys\bin\winx64找到相應的安裝包，安裝之后即可，打開LS-PrePost軟件，按快捷鍵Ctrl+B打開分析目錄下的d3plot文件，之后可以進行相關的結果查看，下圖給出了分析的塑性應變動態圖：
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