有限元、優(yōu)化與可靠性分析的實(shí)例應(yīng)用

1、有限元分析的實(shí)例應(yīng)用實(shí)例：運(yùn)用ANSYS有限元分析方法分析一個(gè)天燃?xì)夤艿拦鼙诘膽?yīng)力、應(yīng)變場分布及管壁變形情況。具體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1、建立計(jì)算模型：由于管道長度方向的尺寸遠(yuǎn)大于管道直徑，在計(jì)算過程中忽略管道的管口效應(yīng)，認(rèn)為在其長度方向無應(yīng)變產(chǎn)生，即可將問題簡化為平面應(yīng)變問題，選擇管道橫截面建立幾何模型求解。管道受力如左圖所示。將管壁內(nèi)外徑數(shù)據(jù)與材料彈性模量及泊松比輸入計(jì)算機(jī)中。2、結(jié)構(gòu)離散化及進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分：由于結(jié)構(gòu)比較簡單，受力情況單

2、一且具有對稱性，故直接進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分，略去進(jìn)行疏密相間處理與二次計(jì)算的過程。由于沒有集中力的作用點(diǎn)，徑向力平均分布與周向。先進(jìn)行幾何建模，使用極坐標(biāo)表示，將管壁橫截面等分成四份，如圖21所示。接下來，進(jìn)行具體的網(wǎng)格劃分：先將徑向的四條線段進(jìn)行四等分，再將已經(jīng)四等分的圓弧線，每條圓弧等分成二十等分，得到最終的網(wǎng)格劃分結(jié)果，如圖22所示。圖21幾何模型圖22網(wǎng)格劃分3、邊界條件處理：在加載器中設(shè)置節(jié)點(diǎn)處的壓力載荷與位移約束，再對當(dāng)前設(shè)置的

3、情況進(jìn)行求解，求解出最終結(jié)果后，運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的后處理能力，將結(jié)果用列表方式或者用圖形表示方式直觀的展現(xiàn)出來，可以得到管壁位移場等值線圖、x方向應(yīng)力等值線圖、y方向應(yīng)力等值線圖、等效應(yīng)力云圖與圓管變形前后截面對比的直觀表示圖?？煽啃栽O(shè)計(jì)的實(shí)例應(yīng)用實(shí)例：對一個(gè)拉桿，所承受的拉力P~N(μPσP)，使用45號鋼，設(shè)計(jì)其截面尺寸。具體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1、選定可靠度R=0.999；2、計(jì)算零件發(fā)生強(qiáng)度破壞的概率F=1R=10.999=0.0013

4、、由F值查表，取z值后，得zR=z4、查表確定零件強(qiáng)度的分布參數(shù)μPσP，在未給定有無統(tǒng)計(jì)的情況下可用近似計(jì)算式計(jì)算；5、列出應(yīng)力S的表達(dá)式：S=PA=Pπr2查表得到μA、σA和σr的公式，計(jì)算σA、σr和μS的值。6、計(jì)算工作應(yīng)力σS；(均用帶有μr的函數(shù)式表示)7、將應(yīng)力、強(qiáng)度、zR均帶入聯(lián)結(jié)方程zR=(μδμS)(σδ2σS2)12；求解出μr的值(有兩個(gè)值，需要代回聯(lián)結(jié)方程，進(jìn)行檢驗(yàn)，排除一個(gè))。8、與常規(guī)設(shè)計(jì)作分析、比較與檢