管道柔性分析的案例
在做一個多層柔性管道的受拉模擬，為什么結(jié)果顯示頂端作用拉力與低端反作用力數(shù)值不一樣？
模型用的是顯示動力分析，動內(nèi)能之比值也小于5%，可看做是準靜態(tài)分析。請問大神們?yōu)槭裁磿霈F(xiàn)這樣的結(jié)果？原因是什么啊？
管道的熱固耦合計算及管道熱應(yīng)力分析!
一、案例簡介
如圖1 所示的管道，水平管道長度為150mm，直徑為24mm，豎直管道直徑為16mm，高度為50mm，分別距離左端面45mm 和95mm，整體管道壁厚為2mm。20℃的低溫水從左端的入口流入，流速為1m/s，50℃的液態(tài)水和80℃的液態(tài)水分別從豎直的管道流入，流速均為0.5m/s，冷熱水流混合后從右端流出，周圍的環(huán)境溫度為20℃。
圖1 管道結(jié)構(gòu)示意圖
二、設(shè)計思路
幾何模型建立
流體域網(wǎng)格劃分
Fluent 計算
溫度加載
穩(wěn)態(tài)熱分析
溫度加載
熱應(yīng)力分析
三、模型建立
在workbench 的工具箱中拖拽Fluid Flow（Fluent）、Steady-State Thermal 和Static Structural模塊進入工作界面中，數(shù)據(jù)傳送關(guān)系如圖2 所示。
圖2 數(shù)據(jù)傳送關(guān)系
在SolidWorks 中建立相應(yīng)模型， 并轉(zhuǎn)化成ansys 適用的x_t 格式。
展開 管道應(yīng)力分析規(guī)范更新影響ASME B31.3 應(yīng)力范圍及其對管道設(shè)計的影響
B31.3 附錄 W 規(guī)則引用了更復(fù)雜的 ASME 第 VIII 部分，Div 2 焊接疲勞曲線（因為 B31 參考方程是環(huán)向?qū)雍缚p），但產(chǎn)生的斜率和平均曲線與 “Markl 疲勞方法和 ASME 管道應(yīng)力強化因子的實驗評估”以及上面的公式 3。
準確確定高循環(huán)管道系統(tǒng)中的許用應(yīng)力
斜率從 5 更改為 3，正確降低了許用應(yīng)力，并消除了循環(huán)次數(shù)超過 40,000 次的循環(huán)管道系統(tǒng)的不保守性質(zhì)。
應(yīng)力范圍系數(shù)的更改基于“Markl 疲勞方法和 ASME 管道應(yīng)力強化系數(shù)的實驗評估”論文，該論文通過 Paulin 研究小組實驗室使用懸臂梁和非加固預(yù)制三通進行的大量疲勞測試進行了驗證。 目的是確定更廣泛的循環(huán)范圍以建立更好的曲線擬合。 結(jié)果表明曲線的斜率與 A.R.C. 的斜率不同。 馬克最初是通過疲勞測試在他的發(fā)現(xiàn)中做出預(yù)測的。
圖 2： 環(huán)焊縫與 Markl 曲線之間的平均曲線比較
因此，確定了最佳曲線擬合，并表明應(yīng)力范圍曲線擬合應(yīng)為 Sf = 2330N-0.335，以獲得最準確的許用應(yīng)力預(yù)測。 這些更新的斜率進一步符合 ASME 第 VIII 部分第 2 部分第 5 部分焊接疲勞曲線以及世界各地使用的大多數(shù)其他焊接疲勞曲線。
START管道應(yīng)力分析軟件和Nozzle FEM局部應(yīng)力軟件和 B31 一致
START 管道應(yīng)力分析軟件和Nozzle FEM局部應(yīng)力分析軟件解決方案實施了 2022 年 B31.3 版本規(guī)范中現(xiàn)已發(fā)布的斜率更改，用戶可以在 ASME B31.3 和 ASME B31.1 的各種管道規(guī)范版本之間切換 。
展開 Adams剛?cè)狁詈戏桨?amp;柔性體分布載荷施加與應(yīng)用，具柔性特征的部件耦合分析方案講解（7月24日直播）
因此，在產(chǎn)品研發(fā)的早期設(shè)計與仿真分析階段，就需要盡可能全面地考慮實際工程中的細節(jié)問題，例如結(jié)構(gòu)的柔性特性、接觸等非線性問題，以及產(chǎn)品的輕量化設(shè)計等。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Adams多體動力學(xué)仿真分析軟件能夠為此類問題提供有效的解決方案，顯著提升產(chǎn)品的研發(fā)效率。
在航空航天、船舶等領(lǐng)域，單純的多剛體機構(gòu)運動仿真往往難以完全滿足產(chǎn)品設(shè)計需求。更多情況下，需要考慮部件的柔性特征，例如翼面變形、起落架緩沖支柱外筒變形、航天機構(gòu)中的繩索懸吊系統(tǒng)、艙門機構(gòu)的運動與密封等。剛?cè)狁詈?em>分析技術(shù)的發(fā)展為解決這類問題提供了解決方案，其應(yīng)用范圍涵蓋小變形線性柔性體、梁桿等細長類結(jié)構(gòu)、大變形非線性柔性體，以及橡膠等材料非線性柔性體與剛體機構(gòu)的耦合。
基于MSC Nastran生成帶分布載荷的柔性體
考慮分布載荷作用下整流罩分離過程的應(yīng)用
在剛?cè)狁詈?em>分析的實際應(yīng)用中，某些柔性體會承受分布載荷的作用，通過外部有限元軟件生成柔性體mnf文件時，多數(shù)軟件無法生成帶分布載荷的柔性體。而MSC Nastran則可以直接生成帶有分布載荷的柔性體，然后導(dǎo)入Adams中通過建立模態(tài)力實現(xiàn)分布載荷的施加，這就為此類問題提供了關(guān)鍵、高效的解題思路。
本期直播講堂請到了海克斯康多體動力學(xué)仿真專家郭聰蕊，在直播間中講師將重點介紹Adams剛?cè)狁詈?em>分析的多種解決方案，以及柔性體分布載荷的施加過程與應(yīng)用場景。敬請關(guān)注！
展開 
基于fluent的管道風(fēng)扇氣動噪聲分析
1風(fēng)扇流場分析
1.1案例介紹
風(fēng)扇可以用于發(fā)動機的冷卻等很多場景，合理的風(fēng)扇設(shè)計將極大地提高風(fēng)扇的效率，但由于管道風(fēng)扇內(nèi)部流動非常復(fù)雜，通過理論計算對其流動進行定性分析十分困難，風(fēng)洞試驗雖然可以得到其流動參數(shù)和噪聲特性，但也無法對流場內(nèi)部的流動細節(jié)進行描述。
本案例演示如何利用Fluent進行風(fēng)扇流動特性和噪聲特性計算。
1.2幾何建模和流場計算域建立
本案例風(fēng)扇外徑為384mm，輪轂直徑為140mm，輪轂比為0.365，8扇葉均勻分布，外流場建模充分考慮到進氣試驗標準，入口區(qū)長度至少為入口處管道直徑的六倍；而出口區(qū)的長度則應(yīng)保證至少為出口位置管道直徑的十倍；至于旋轉(zhuǎn)流體區(qū)，是指包含了風(fēng)扇本體以及周圍流場的圓柱體區(qū)域，應(yīng)當保證其尺寸盡量靠近風(fēng)扇葉片的直徑，最終風(fēng)扇模型和外流場模型分別如下圖所示。
1.3模型網(wǎng)格的劃分
網(wǎng)格生成作為仿真計算中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其結(jié)果直接控制了后續(xù)計算過程的效率與精度。為了保證劃分結(jié)果的質(zhì)量，應(yīng)選擇合適的網(wǎng)格尺寸，防止太疏或太密的網(wǎng)格產(chǎn)生，在流量梯度較大的流動區(qū)域內(nèi)，應(yīng)當盡量提高網(wǎng)格質(zhì)量（高細密度，較小的歪斜度）；至于梯度小的區(qū)域可以在保證精度的基礎(chǔ)上適當較少網(wǎng)格數(shù)目。
本案例旋轉(zhuǎn)流體區(qū)由于包含了風(fēng)扇本體且流動情況最為復(fù)雜，為了保證足夠的計算精度，該區(qū)域網(wǎng)格尺寸最小。管道區(qū)網(wǎng)格尺寸較旋轉(zhuǎn)區(qū)略大，最終劃分結(jié)果如下圖。
1.4邊界條件設(shè)定與旋轉(zhuǎn)模型選取
完成網(wǎng)格生成后需進行邊界條件的設(shè)置。
展開 ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力管道的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)螺栓連接非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)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(guān)所有分析文件。
?
管道接頭的等向硬化仿真分析
1.背景及意義
盤為代表的管道連接結(jié)構(gòu)常常是整個系統(tǒng)中最容易發(fā)生失效的位置，因此，對管道接頭的接觸分析就顯得尤為必要，由于仿真能夠觀測處更準確的應(yīng)力應(yīng)變情況且時間及經(jīng)濟成本低，故本案例以法蘭盤為例，對法蘭盤管道接頭進行仿真分析。
2.問題描述
圖1給出了法蘭盤的基本幾何尺寸及法蘭盤接頭的物理模型，其中圖1（A）為幾何尺寸，圖1（B）為物理模型。應(yīng)當注意的是，考慮到連接處的局部效應(yīng)，草圖中保留了長0.1mm的管道（圖中紅色標志區(qū)域），也正因為如此，此法蘭盤接頭并非對稱結(jié)果，但在仿真中，為節(jié)約分析時間對模型進行簡化分析，采用軸對稱單元進行分析，仿真分析全程采用統(tǒng)一的mm建模單位。
圖1幾何模型（A）幾何尺寸（B）物理模型
3.有限元分析
模型采用外部導(dǎo)入方式打開，正式在Abaqus中分析的步驟如下圖2所示。主要包括：查看法蘭盤接頭部件，檢查部件模型信息是否丟失、查看部件屬性（包括材料參數(shù)定義，截面塑性定義、單元定義）、查看裝配、檢查分析步設(shè)置、定義接觸（采用自動面面接觸）、定義約束（模型兩端施加250KN）、最后定義初始邊界條件（主要是溫度場實現(xiàn)4次25攝氏度→350攝氏度的升溫和350攝氏度→25攝氏度的降溫）、之后對模型進行等向硬化分析，需要導(dǎo)入材料的實際塑性數(shù)據(jù)，應(yīng)當注意：由于拉伸計的限制，一般拉伸樣條測試得到的工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線，需要轉(zhuǎn)化為真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)系才能用于有限元分析材料的定義。真實的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)見附件，這里不再單獨說明。最后對導(dǎo)入的硬化數(shù)據(jù)表進行擬合，刪除塑性數(shù)據(jù)中的最后一行重復(fù)數(shù)據(jù)即可提交求解。最后通過可視化后處理模塊Visualization進行等效塑性應(yīng)變及應(yīng)力云圖的分析查看·。得到的云圖結(jié)果如圖3所示。可以發(fā)現(xiàn)，法蘭盤接頭的四周應(yīng)變值較大，而中間靠近圓心的倒角處反而處于較低的應(yīng)力應(yīng)變范圍。
展開 管道熱應(yīng)力分析-
運輸管道在埋入地下時，因為土壤溫度的變化，會在管道內(nèi)部形成熱應(yīng)力。當管道為直管道時，管道內(nèi)部的熱應(yīng)力沿著管道的軸向方向，不會在豎直方向上產(chǎn)生作用力。而當管道存在彎曲時，彎曲部位管道內(nèi)部的熱應(yīng)力可分解為豎直分量和水平分量。工程上，由于加工、運輸和安裝等，使管道內(nèi)部產(chǎn)生一定的彎曲，而安裝時彎曲部位的管道向上安裝。因此，在管道受到熱膨脹時，管道熱膨脹產(chǎn)生向上豎直的作用力，隨著溫度的提高，管道內(nèi)部熱膨脹產(chǎn)生的豎直向上的作用力逐漸增加，由此可能使管道產(chǎn)生彎曲。本文利用余弦函數(shù)描述彎曲的管道模型，建立了管道隨溫度變化的位移以及變形情況。
一、模型的建立
管道的模型，如下圖1所示，中間部位管道模型的數(shù)學(xué)表達式為:
V0=L0×COS（X/2π）
單元采用梁單元Beam188單元，beam188單元是二節(jié)點三維線性梁單元，當keyopt（1）=1時，會具有第7個自由度—翹曲量。Beam188單元能夠用于線性分析、大偏轉(zhuǎn)、大應(yīng)力的非線性分析。Beam188單元包含應(yīng)力剛度，在默認情況下，在某些分析中由NLGEOM=ON。
圖1 有限元模型
二、模型的加載和求解控制
求解時，固定beam188梁單元的兩邊，給模型施加相應(yīng)的溫度載荷。在求解的過程中，打開大變形選項，同時采用子載荷步的方式加載溫度。
三、模型的變形和應(yīng)力
圖2 中心節(jié)點位移隨溫度的變化曲線
如圖2所示為我們求得的梁中心節(jié)點的位移隨溫度的變化曲線。可知，隨著溫度的增加，中間節(jié)點的位移先緩慢增加，繼而快速增加，最后緩慢增加。相應(yīng)位移的變化效果圖如下圖所示。
展開 基于WB管道應(yīng)力疲勞分析及對比
南京安世亞太公司
管道從安裝調(diào)試至投入使用期間，長期受到管道內(nèi)部液體的循環(huán)作用力，會造成連接管道的螺栓發(fā)生疲勞破壞，造成管道漏液的危險情況 。管道在輸送液體時，連接管道的螺栓承受脈動循環(huán)載荷，主要受到了疲勞作用。通過實驗的方法很難準確檢測結(jié)構(gòu)疲勞，因此工程上常用有限元計算來預(yù)估結(jié)構(gòu)疲勞。有限元計算耗時少、效率高、節(jié)約成本，并且可以準確找到結(jié)構(gòu)在受到循環(huán)載荷作用時的最薄弱位置。
地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實驗研究
通過軟件計算分析，得出輸油氣管道壁上磁通量信號的分布情況。模擬實驗結(jié)果表明，在地磁場環(huán)境下，輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力在增大的過程中，其對應(yīng)的磁通量信號也在增強，兩者呈線性相關(guān)。
2）通過對地磁場環(huán)境下輸油氣管道應(yīng)力-磁通量耦合實驗進行分析，對輸油氣管道施加不同的內(nèi)壓荷載，得出管道壁上磁通量信號隨復(fù)雜應(yīng)力的變化情況，對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理。結(jié)果表明，輸油氣管道磁通量信號隨復(fù)雜應(yīng)力的增大而增強，呈一一對應(yīng)的線性關(guān)系，實驗驗證了理論模型和模擬仿真結(jié)果的可靠性。
文章來源：石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督. 2023,39(08)
展開 學(xué)習(xí) CAESAR II：完整的管道應(yīng)力分析課程 ￥8
<p>MP4 |視頻：h264、1280×720 |音頻：AAC，44.1 KHz，2</p><p>通道 類型：在線學(xué)習(xí) |語言：英語 + srt |持續(xù)時間： 35 講座 （4h 40m） |大小： 2.72 GB</p><p>了解您需要了解的有關(guān)使用 CAESAR II 軟件進行管道應(yīng)力分析的所有信息，從初學(xué)者到專家 – 2022</p><p><strong>您將學(xué)</strong></p><p>到什么 管道應(yīng)力分析</p><p>的基礎(chǔ)知識 根據(jù) ASME 規(guī)范</p><p>，管道系統(tǒng)上的載荷類型、應(yīng)力和載荷組合 ASME 規(guī)范對管道應(yīng)力分析</p><p>的要求 管道支撐的類型[剛性支撐、可變支撐、吊架...等等] 如何使用 CAESAR II 軟件創(chuàng)建任何管道 3D 模型</p><p>如何添加和定義不同的管道配件，例如彎頭、三通、法蘭、閥門、膨脹波紋管......等</p><p>如何在CAESAR II軟件</p><p>中模擬泵和容器噴嘴 如何解釋應(yīng)力分析輸出并優(yōu)化支撐設(shè)計</p><p>如何將系統(tǒng)應(yīng)力和變形與代碼允許的限制進行比較</p><p><strong>要求</strong></p><p>無需經(jīng)驗，您將學(xué)習(xí)您需要知道的一切</p><p><strong>描述</strong></p><p>本課程非常適合任何有興趣開始管道應(yīng)力分析職業(yè)生涯但被許多雜亂無章的信息所淹沒并且不知道從哪里開始的工程師。</p><p>本課程旨在指導(dǎo)您從零開始完成管道應(yīng)力分析過程，直到能夠理解管道等距圖紙，創(chuàng)建完整的3D分析模型，選擇支撐類型和位置，檢查代碼要求并完成設(shè)計圖紙/報告。
展開 
ANSYS workbench管道夾非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)管道夾的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)管道夾非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)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(guān)所有分析文件。
?
展開 圓孔柔性鉸鏈有限元分析APP
因此，對柔性鉸鏈的機械性質(zhì)以及其模型的精確了解對于設(shè)備的設(shè)計和目標導(dǎo)向至關(guān)重要。本案例對圓孔柔性鉸鏈的工作過程進行有限元分析，得到工作時鉸鏈薄壁處的應(yīng)力場，實現(xiàn)實際尺寸下鉸鏈模型的快速建模和快速計算。在線計算：https://www.simapps.com/v/200368.html
基于自主可控通用仿真平臺Simdroid開發(fā)工業(yè)仿真APP，固化仿真知識，通過云端快速、便捷、低成本使用各類仿真APP。工業(yè)仿真APP商店 Simapps 已發(fā)布覆蓋電力、石化、海工、航空、汽車、電子電器、生物醫(yī)療等行業(yè)的工程APP，歡迎在線計算：https://www.simapps.com/v2/engineering-app
Simdroid是云道智造自主研發(fā)的通用多物理場仿真平臺，具備自主可控的隱式結(jié)構(gòu)、顯式動力學(xué)、流體、熱、低頻電磁、高頻電磁、多體動力學(xué)等通用求解器，支持多物理場耦合仿真。在統(tǒng)一友好的環(huán)境中為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。同時，作為仿真PaaS平臺，其內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的仿真APP。歡迎使用Simdroid通用仿真平臺定制開發(fā)行業(yè)專用軟件。 下載試用Simdroid：
https://www.simapps.com/v2/tool/simdroid
展開 管道的穩(wěn)定性應(yīng)力分析及解決方案
避免管道失穩(wěn)，從根本上講，我們必須了解帶有溫度的管道需要柔性設(shè)計，釋放熱載。
無論埋地還是架空敷設(shè)熱輸管道都要考慮溫度補償，進行柔性設(shè)計，降低管道軸力，降低對彎頭的擠壓和彎曲作用，從根本上避免失穩(wěn)發(fā)生。
至于加大埋深和增大管道壁厚，都是不去主動解決問題，而是采用通過提高許用壓應(yīng)力方式控制失穩(wěn)，管道線路很長，有加強的地方，就有更加減弱的地方，抗失穩(wěn)能力增強了，可能軸力增加更大，埋深就得也加大，軸力高對管線上三通，大小頭，閥門都帶來嚴重危害，這種方法往往不可取。
展開 基于ANSYS的管道振動模態(tài)分析
在生產(chǎn)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(fā)生磨損松動，在振動所產(chǎn)生的交變應(yīng)力作用下導(dǎo)致疲勞破壞，從而發(fā)生管線斷裂、介質(zhì)外泄，甚至引起嚴重的生產(chǎn)事故，給生產(chǎn)和環(huán)境造成嚴重危害。因此，對出現(xiàn)強烈振動的管道，分析其產(chǎn)生原因并給出相應(yīng)的減振措施，具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
本文以注水系統(tǒng)配注管線的劇烈振動為例，利用大型結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS對管道進行建模并作出相應(yīng)的模態(tài)分析。在得出低階情況下結(jié)構(gòu)固有頻率和相應(yīng)振型后與振動主頻率比較，從而判斷出在低階情況下結(jié)構(gòu)固有頻率與振動主頻率處于共振區(qū)，因而引起強烈振動。為避免結(jié)構(gòu)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(tǒng)配注管線，管線的局部布局如圖1所示，在ANSYS系統(tǒng)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 