油氣井工程_《現(xiàn)代CAE技術(shù)》大作業(yè)

1、現(xiàn)代CAE技術(shù)作業(yè)學(xué)生姓名xxx學(xué)號(hào)xxxxxx教學(xué)院系石油與天然氣工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)油氣井工程2014級(jí)完成日期2015年6月26日第一題 3D實(shí)體結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析結(jié)構(gòu)尺寸(單位mm)見(jiàn)圖，軸承套受壓力10MPa，底板底面固定不動(dòng)。材料1: E=2.0e5MPa,v=0.3，ss=325MPa；材料2: E=2.5e5MPa, v =0.28，ss=650MPa；材料3:E=1.8e5MPa, v=0.25，ss=250MPa。要求：用ANSYS的GUI建立實(shí)體模型及有限元力學(xué)模型，并分析計(jì)算結(jié)果a.交APDL文件；b.設(shè)置材料性質(zhì)；c.網(wǎng)格模型用6面體網(wǎng)格(用Sweep掃描功能)；d.交結(jié)

2、果圖(實(shí)體模型和網(wǎng)格模型顯示材料性質(zhì))；e.提交Von Mises應(yīng)力計(jì)算云圖結(jié)果及其最大變形結(jié)果云圖；f.分析三種材料的安全系數(shù)和可能的危險(xiǎn)位置。g.模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)、單元數(shù)分別是多少？1、APDL編程3fini/clear /filnam,201421000029_Lixin_bear-housing /PREP7 ! 建立底板RECTNG,0,200,0,100, wpoff,25,25 csys,4 CYL4,0,0,12.5 CYL4,150,0,12.5 asba,1,2asba,4,3VEXT,1, , ,0,0,25, ! 建立軸套WPSTYLE,1KWPAVE,15,16 wp

3、rot,0,90 RECTNG,-50,50,0,50, ! 建立擋板CYL4,0,50,45 asba,15,16 VEXT,17, , ,0,0,75, RECTNG,50,100,0,50, LFILLT,60,59,25, , AL,62,63,64 ASBA,24,25 CYL4,75,25,12.5 ASBA,26,24 VEXT,25, , ,0,0,15, VSYMM,X,3, , , ,0,0 /triad,off ! 剖分實(shí)體WPSTYLE,1KWPAVE,33 wprot,0,0,90VSBW,1 KWPAVE,30 VSBW,6 wprot,0,0,90VSBW,1 K

4、WPAVE,66 VSBW,all vglue,all ! 定義單元類型ET,1,SOLID185 ! 定義材料屬性MP,EX,1,2.0E5 MP,PRXY,1,0.3 MP,EX,2,2.5E5 MP,PRXY,2,0.28 MP,EX,3,1.8E5 MP,PRXY,3,0.25! 賦予材料屬性VSEL,18VATT,3, ,1,0 VSEL,19VATT,3, ,1,0 VSEL, ,7VATT,2, ,1, 0 VSEL, ,8VATT,2, ,1, 0 VSEL, , 1VATT,1, ,1,0 VSEL, , 2VATT,1, ,1,0 VSEL, ,5VATT,1, ,1,0

5、VSEL, , ,6VATT,1, ,1,0 VSEL, , 11VATT,1, ,1,0 VSEL, , 16VATT,1, ,1,0 VSEL, , 17VATT,1, ,1,0 !* ALLSEL,ALL /REPLOT ! 劃分單元LESIZE,186, , ,25, , , , ,1 LESIZE,187, , ,25, , , , ,1 LESIZE,47, , ,40, , , , ,1 LESIZE,48, , ,40, , , , ,1 LESIZE,133, , ,50, , , , ,1 LESIZE,42, , ,5, , , , ,1 LESIZE,49, , ,5,

6、 , , , ,1 LESIZE,167, , ,40, , , , ,1 LESIZE,163, , ,40, , , , ,1 LESIZE,178, , ,10, , , , ,1 LESIZE,176, , ,10, , , , ,1 Vsweep,8Vsweep,7LESIZE,52, , ,30, , , , ,1 LESIZE,4, , ,30, , , , ,1 LESIZE,56, , ,30, , , , ,1 LESIZE,138, , ,30, , , , ,1 LESIZE,96, , ,20, , , , ,1 LESIZE,69, , ,20, , , , ,1

7、LESIZE,70, , ,10, , , , ,1 LESIZE,97, , ,10, , , , ,1LESIZE,95, , ,10, , , , ,1 LESIZE,68, , ,10, , , , ,1 LESIZE,72, , ,10, , , , ,1 LESIZE,73, , ,10, , , , ,1 LESIZE,74, , ,10, , , , ,1 LESIZE,75, , ,10, , , , ,1 LESIZE,99, , ,10, , , , ,1 LESIZE,100, , ,10, , , , ,1 LESIZE,101, , ,10, , , , ,1 LE

8、SIZE,102, , ,10, , , , ,1 Vsweep,18Vsweep,19LESIZE,188, , ,40, , , , ,1 LESIZE,189, , ,40, , , , ,1 LESIZE,129, , ,25, , , , ,1 LESIZE,113, , ,25, , , , ,1 LESIZE,3, , ,50, , , , ,1 LESIZE,132, , ,10, , , , ,1 LESIZE,17, , ,10, , , , ,1 LESIZE,18, , ,10, , , , ,1 LESIZE,19, , ,10, , , , ,1 LESIZE,20

9、, , ,10, , , , ,1 LESIZE,21, , ,10, , , , ,1 LESIZE,22, , ,10, , , , ,1 LESIZE,23, , ,10, , , , ,1 LESIZE,24, , ,10, , , , ,1 LESIZE,26, , ,10, , , , ,1 LESIZE,25, , ,10, , , , ,1 LESIZE,53, , ,10, , , , ,1 LESIZE,13, , ,10, , , , ,1 LESIZE,14, , ,10, , , , ,1 Vsweep,5Vsweep,1Vsweep,2Vsweep,11Vsweep

10、,6Vsweep,16Vsweep,17VPLOT FINISH ! 施加約束條件和載荷 /SOLcsys,0nsel,s,loc,z,0cm,down,nodeD,down,ALLallsasel,s,81,1asel,a,82,1asel,a,89,1asel,a,90,1cm,zhoutao,areaSFA,zhoutao,1,PRES,10!alls!vplotsolvefini2、實(shí)體模型和網(wǎng)格模型結(jié)果 圖1.1 顯示材料性質(zhì)的實(shí)體模型 圖1.2 顯示材料性質(zhì)的的網(wǎng)格模型3、計(jì)算結(jié)果云圖顯示圖1.3 Von-Mises應(yīng)力計(jì)算結(jié)果云圖圖1.4應(yīng)變計(jì)算結(jié)果云圖4、安全系數(shù)計(jì)算圖1.5

11、底板Von Mises應(yīng)力云圖及可能危險(xiǎn)位置圖1.6 軸承套Von Mises應(yīng)力云圖及可能危險(xiǎn)位置圖1.7 擋板Von Mises應(yīng)力云圖及可能危險(xiǎn)位置表1.1 不同材料部分最大應(yīng)力及安全系數(shù)材料編號(hào)123屈服應(yīng)力（MPa）325650250最大應(yīng)力（MPa）61.012190.439143.114安全系數(shù)5.3263.4161.747圖1.5-1.7所示，紅色圓圈內(nèi)表示每一種材料部件最大應(yīng)力位置，即最容易產(chǎn)生破壞的位置。由由表1.1可知：三種不同材料在題目所述的載荷下有不同的安全系數(shù)，材料一部分安全系數(shù)最大，n1=5.326，材料二部分次之，n2=3.416，材料三部分安全系數(shù)最小，n3=

12、1.747。因此相比之下，材料三部分最容易發(fā)生破壞，且破壞位置位于材料二部分和材料三部分接觸位置，如圖1.7圓圈內(nèi)部分所示。5、模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)、單元數(shù)統(tǒng)計(jì)圖1.5模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)、單元數(shù)統(tǒng)計(jì)由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：節(jié)點(diǎn)數(shù)：95501 單元數(shù)：8432038第二題 井眼穩(wěn)定性與井筒壓力地層巖石彈性模量6.54×103MPa，泊松比：0.22，內(nèi)聚力：18MPa，內(nèi)摩擦角：28°。地應(yīng)力s1=50MPa，s2=(1050)MPa，井筒內(nèi)壓p=(040)MPa，井眼直徑220mm，取井眼周圍約15倍井眼直徑范圍進(jìn)行分析(即取3.0m)，用彈性和彈塑性有限元分析井眼徑向位移變化、井壁周圍的應(yīng)

13、力變化和井眼穩(wěn)定性討論。1、APDL編程（以s1=50MPa，s2=30MPa，p=20MPa為例）fini/clear/filname,201421000029_Lixin_Wellbore-Stability/PREP7 !進(jìn)入前處理ET,1,PLANE82 !定義單元類型為PLANE82KEYOPT,1,3,2 !選擇平面應(yīng)變分析MPTEMP, MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,6.54e9 !定義楊氏模量MPDATA,PRXY,1,0.22 !定義泊松比TB,DP,1, !選擇Drucker-Prager準(zhǔn)則TBMODIF,1,1,18e6 !定義內(nèi)聚力TBMODIF,1,2

14、,28 !定義摩擦角TBMODIF,1,3, !定義其它單元屬性RECTNG,0,1.5,0,1.5, !建立矩形面RYL4, , ,0.11 !建立圓形面ASBA,1,2 !布爾減操作NUMCMP,ALL !壓縮單元編號(hào)LESIZE,2, , ,20, , , , ,1 !設(shè)置2號(hào)線段分段數(shù)LESIZE,1, , ,20, , , , ,1 !設(shè)置1號(hào)線段分段數(shù)LESIZE,5, , ,20,0.3, , , ,1!設(shè)置5號(hào)線分段數(shù)LESIZE,4, , ,20,0.3, , , ,1!設(shè)置4號(hào)線分段數(shù)LESIZE,3, , ,40, , , , ,1 !設(shè)置4號(hào)線段分段數(shù)LCCAT,2,1

15、 !連接2號(hào)和1號(hào)線段AMESH,1 !對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格劃分LREFINE,3, , ,1,1,1,1 !進(jìn)行網(wǎng)格加密FINISH !完成該處理層/SOL !進(jìn)入求解處理器DL,4, ,SYMM !施加對(duì)稱約束DL,5, ,SYMM !施加對(duì)稱約束ALLSEL,ALL !選擇所有實(shí)體SFL,2,PRES,50e6,!2號(hào)線上施加載荷50e6PaSFL,1,PRES,30e6,!1號(hào)線上施加載荷30e6PaSFL,3,PRES,20e6,!3號(hào)線上施加載荷20e6PaSOLVE !求解FINISH !完成該處理層/POST1 !進(jìn)入后處理CSYS,1 !轉(zhuǎn)換坐標(biāo)AVPRIN,0AVRES,2,/EF

16、ACET,1 LAYER,0 FORCE,TOTAL /PLOPTS,INFO,1 /PLOPTS,MINM,0 !輸圖處理/TRIAD,OFF !關(guān)閉坐標(biāo)系顯示PLNSOL, U,X, 0,1.0 !查看徑向位移云圖/EXPAND,4,POLAR,HALF,90 !圖形拓展PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !查看von Mises應(yīng)力云圖2、網(wǎng)格劃分結(jié)果圖2.1 網(wǎng)格劃分（單元類型為PLANE82）3、云圖輸出結(jié)果（1）s1=50MPa，s2=10MPa，p=0MPa圖2.2 徑向位移云圖 圖2.3 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.4 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.5 1/4

17、井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖 （2）s1=50MPa，s2=10MPa，p=10 MPa圖2.6 徑向位移云圖 圖2.7 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.8 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.9 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖 （3）s1=50MPa，s2=10MPa，p=20 MPa圖2.10 徑向位移云圖 圖2.11 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.12 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.13 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（4）s1=50MPa，s2=10MPa，p=30 MPa圖2.14 徑向位移云圖 圖2.15 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.16 von Mises應(yīng)力云圖 圖2

18、.17 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（5）s1=50MPa，s2=10MPa，p=40 MPa圖2.18 徑向位移云圖 圖2.19 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.20 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.21 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（6）s1=50MPa，s2=20MPa，p=0 MPa圖2.22 徑向位移云圖 2.23 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.24 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.25 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（7）s1=50MPa，s2=20MPa，p=10 MPa圖2.26 徑向位移云圖 圖2.27 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.28 von Mises應(yīng)

19、力云圖 圖2.29 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（8）s1=50MPa，s2=20MPa，p=20sMPa圖2.30 徑向位移云圖 圖2.31 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.32 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.33 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（9）s1=50MPa，s2=20MPa，p=30MPa圖2.34 徑向位移云圖 圖2.35 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.36 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.37 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（10）s1=50MPa，s2=20MPa，p=40MPa圖2.38 徑向位移云圖 圖2.39 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.40 von

20、Mises應(yīng)力云圖 圖2.41 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（11）s1=50MPa，s2=30MPa，p=0 MPa圖2.42 徑向位移云圖 圖2.43 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.44 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.45 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（12）s1=50MPa，s2=30MPa，p=10 MPa圖2.46 徑向位移云圖 圖2.47 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.48 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.49 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（13）s1=50MPa，s2=30MPa，p=20MPa圖2.50 徑向位移云圖 圖2.51 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.

21、52 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.53 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（14）s1=50MPa，s2=30MPa，p=30MPa圖2.54 徑向位移云圖 圖2.55 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.56 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.57 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（15）s1=50MPa，s2=30MPa，p=40 MPa圖2.58 徑向位移云圖 圖2.59 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.60 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.61 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（16）s1=50MPa，s2=40MPa，p=0MPa圖2.62 徑向位移云圖 圖2.63 1/4井壁處位移隨弧

22、長(zhǎng)變化圖 圖2.64 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.65 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（17）s1=50MPa，s2=40MPa，p=10MPa圖2.66 徑向位移云圖 圖2.67 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.68 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.69 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（18）s1=50MPa，s2=40MPa，p=20MPa圖2.70 徑向位移云圖 圖2.71 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.72 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.73 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（19）s1=50MPa，s2=40MPa，p=30MPa圖2.74 徑向位移云圖 圖2.75 1

23、/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.76 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.77 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（20）s1=50MPa，s2=40MPa，p=40MPa圖2.78 徑向位移云圖 圖2.79 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.80 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.81 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（21）s1=50MPa，s2=50MPa，p=0MPa圖2.82 徑向位移云圖 圖2.83 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.84 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.85 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（22）s1=50MPa，s2=50MPa，p=10MPa圖2.86 徑向位移云圖

24、 圖2.87 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.88 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.89 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（23）s1=50MPa，s2=50MPa，p=20MPa圖2.90 徑向位移云圖 圖2.91 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.92 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.93 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖 （24）s1=50MPa，s2=50MPa，p=30MPa圖2.94 徑向位移云圖 圖2.95 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖2.96 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.97 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（25）s1=50MPa，s2=50MPa，p=40MPa圖2.

25、98 徑向位移云圖 圖2.99 1/4井壁處位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖2.100 von Mises應(yīng)力云圖 圖2.101 1/4井壁處應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖4、井壁穩(wěn)定性分析 圖2.102 不同情況井壁處最大應(yīng)力變化線 圖2.103 不同情況井壁處最大位移變化曲線由上述的不同情況下井壁巖石的有限元分析，結(jié)合不同情況下井壁處最大應(yīng)力變化曲線（圖101）以及不同情況下井壁處最大位移變化曲線（圖102）可以得出：（1）在s1=50MPa以及井筒內(nèi)的有效液柱壓力一定時(shí)，隨著水平主應(yīng)力s2不斷變大，井壁處巖石所受到的最大von Mises應(yīng)力整體呈減小趨勢(shì)，同時(shí)井壁處的最大徑向位移由正值變?yōu)樨?fù)值，即井壁處的巖石的受

26、力狀態(tài)逐漸從受拉變?yōu)槭軌?。同時(shí)可以看出最大和最小水平主應(yīng)力之間的差值越大，井壁巖石所受的應(yīng)力也就越大，井壁就越容易失穩(wěn)。（2）在s1=50MPa以及水平主應(yīng)力s2一定時(shí)，隨著有效液柱壓力p的不斷增大，井壁處巖石所受到的最大von Mises應(yīng)力整體呈減小趨勢(shì)，由此可以看出，鉆井過(guò)程中的有效液柱壓力對(duì)于維持井壁穩(wěn)定具有重要作用，當(dāng)有效液柱壓力處于較低范圍值時(shí)（鉆井過(guò)程中小于地層壓力從而處于欠平衡狀態(tài)），單從von Mises應(yīng)力分析可以得出井壁越容易失穩(wěn)。但是隨著有效液柱壓力的增大，井壁圍巖則易發(fā)生張性破裂，從而產(chǎn)生井漏。從上述分析可以看出，最大水平主地應(yīng)力、最小水平主地應(yīng)力以及有效液柱壓力的之

27、間差值較大時(shí)，井壁在一定程度上就越容易失穩(wěn)。因此在鉆井過(guò)程中，需要分析所鉆地層地應(yīng)力狀態(tài)，保持有效液柱壓力在合理的范圍之內(nèi)。第三題 鋼板受力分析鋼板：E=2.1*105MPa，v=0.3，材料屈服應(yīng)力：650MPa，厚度=25mm；P=30MPa1.求孔眼附近sx的值(用路徑曲線分析)，鋼板內(nèi)sx、sy、txy以及Von Mises的應(yīng)力場(chǎng)分布，形成Word文件分析報(bào)告。2.P約為多少時(shí)，鋼板開(kāi)始屈服，鋼板內(nèi)最大Von Mises應(yīng)力發(fā)生在什么位置？孔眼內(nèi)壁附件的位移變化以及各種應(yīng)力變化等值線云圖，形成分析報(bào)告。1、APDL編程fini/clear/filname,201421000029_L

28、ixin_Gangban/PREP7 !進(jìn)入前處理ET,1,PLANE42 !定義單元類型為PLANE42KEYOPT,1,3,3 !選擇平面應(yīng)力分析R,1,25, !設(shè)置實(shí)常數(shù) 厚度25mmMP,EX,1,2.1e5 !定義楊氏模量MP,PRXY,1,0.3 !設(shè)置泊松比RECTNG,0,150,0,150, !建立矩形面CYL4, , ,13 !建立圓形面ASBA,1,2!布爾減操作NUMCMP,ALL !壓縮編號(hào)LESIZE,5, , ,20,0.1, , , ,1!設(shè)置5號(hào)線分段數(shù)LESIZE,4, , ,20,0.1, , , ,1!設(shè)置4號(hào)線分段數(shù)LESIZE,1, , ,20,

29、, , , ,1!設(shè)置1號(hào)線分段數(shù)LESIZE,2, , ,20, , , , ,1!設(shè)置2號(hào)線分段數(shù)LESIZE,3, , ,40, , , , ,1!設(shè)置3號(hào)線分段數(shù)LCCAT,2,1 !連接2號(hào)和1號(hào)線段AMESH,1 !對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格劃分LREFINE,3, , ,1,1,1,1 !進(jìn)行網(wǎng)格加密FINISH !完成該處理層/SOL !進(jìn)入求解處理器DL,5, ,SYMM !施加對(duì)稱約束DL,4, ,SYMM !施加對(duì)稱約束SFL,1,PRES,213.62, !1號(hào)線上施加載荷SOLVE !求解FINISH !完成該處理層/PLOPTS,INFO,1/PLOPTS,MINM,0 !輸圖處

30、理/TRIAD,OFF !轉(zhuǎn)換坐標(biāo)/EXPAND,4,POLAR,HALF,90 !圖形拓展/POST1 !進(jìn)入后處理PLNSOL, S,X, 0,1.0 !查看x方向應(yīng)力云圖PLNSOL, S,Y, 0,1.0 !查看y方向應(yīng)力云圖PLNSOL, S,XY, 0,1.0!查看切應(yīng)力云圖PLNSOL, S,EQV, 0,1.0!查看von Mises云圖2、網(wǎng)格劃分結(jié)果圖3.1 網(wǎng)格劃分（單元類型為PLANE42）3、云圖輸出結(jié)果（1）P=30MPa鋼板受力分析 圖3.2 sx應(yīng)力云圖 圖3.3 1/4孔壁處sx隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.4 sy應(yīng)力云圖 圖3.5 1/4孔壁處sy隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3

31、.6 txy應(yīng)力云圖 圖3.7 1/4孔壁處txy隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.8 von Mises應(yīng)力云圖 圖3.9 1/4孔壁處von Mises應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖（2）鋼板開(kāi)始屈服受力分析圖3.10 sx應(yīng)力云圖 圖3.11 1/4孔壁處sx隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.12 sy應(yīng)力云圖 圖3.13 1/4孔壁處sy隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.14 txy應(yīng)力云圖 圖3.15 1/4孔壁處txy隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.16 von Mises應(yīng)力云圖 圖3.17 1/4孔壁處von Mises應(yīng)力隨弧長(zhǎng)變化圖圖3.18 x方向位移變化圖 圖3.19 1/4孔壁處x方向位移隨弧長(zhǎng)變化圖圖3.20 y方向位移變化圖 圖3

32、.21 1/4孔壁處y方向位移隨弧長(zhǎng)變化圖 圖3.22 合位移變化圖 圖3.23 1/4孔壁處合位移隨弧長(zhǎng)變化圖 從圖3.16可以看出，當(dāng)p=213.623MPa時(shí)，孔壁處所受到的von Mises應(yīng)力為649.988MPa，而材料的屈服應(yīng)力為650MPa，因此當(dāng)p=213.623MPa左右時(shí)，鋼板開(kāi)始屈服，屈服位置在孔眼的上部和下部。第四題 桁架受力分析結(jié)構(gòu)均為圓形鋼材桁架。直徑5mm，材料特性：E=2.0*1011N/m2，v=0.3。求反力、桿的內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)位移，哪些桿受壓、哪些桿受拉？20N10N3.6m1.8m3.6m3.6m2.4m1、APDL編程fini/clear/filname

33、,201421000029_Lixin_Hangjia/PREP7 !進(jìn)入前處理ET,1,LINK1 !選擇單元LINK1R,1,1.96e-5 , !定義實(shí)常數(shù)MP,EX,1,2.0e11 !定義楊氏模量MP,PRXY,1,0.3 !定義泊松比N,1,0, !定義節(jié)點(diǎn)1坐標(biāo)為(0,0)N,2,1, !定義節(jié)點(diǎn)2坐標(biāo)為(1,0)CSYS,1 !切換到柱坐標(biāo)系NGEN,4,1,2,60,1 !旋轉(zhuǎn)并復(fù)制節(jié)點(diǎn)CSYS,0 !切換到直角坐標(biāo)系E,1,2 !把1、2號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元E,1,3 !把1、3號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元E,1,4 !把1、4號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元E,1,5 !把1、5號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元

34、E,2,3 !把2、3號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元E,3,4 !把3、4號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元E,4,5 !把4、5號(hào)節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成單元FINISH !完成該處理層/SOL !進(jìn)入求解處理器D,5, , , , , ,ALL, , , , , !對(duì)5號(hào)節(jié)點(diǎn)施加約束D,2, , , , , ,UY, , , , , !對(duì)2號(hào)節(jié)點(diǎn)施加約束F,1,FY,-10000 !在1節(jié)點(diǎn)加集中外力向下10000NSOLVE !求解FINISH !完成該處理層/PLOPTS,INFO,1 /PLOPTS,MINM,0 !輸圖處理/TRIAD,OFF !關(guān)閉坐標(biāo)系顯示/POST1 !進(jìn)入后處理PLNSOL, U,X, 0,1.0

35、!查看x方向位移云圖PLNSOL, U,Y, 0,1.0!查看y方向位移云圖PLNSOL, U,SUM,0,1.0!查看合位移云圖PRRSOL,F !輸出節(jié)點(diǎn)支反力ETABLE,axial-f,SMISC,1!定義軸向力單元表ETABLE,axial-p,LS, 1!定義軸向應(yīng)力單元表PLETAB,AXIAL-F,NOAV!顯示軸向力圖/PNUM,NODE,1/PNUM,SVAL,1!顯示節(jié)點(diǎn)號(hào)和單元應(yīng)力數(shù)值PLETAB,AXIAL-P,NOAV !顯示軸向應(yīng)力圖/PNUM,NODE,1/PNUM,SVAL,1!顯示節(jié)點(diǎn)號(hào)和單元應(yīng)力數(shù)值PRETAB,AXIAL-F,AXIAL-P!顯示單元軸向

36、力與軸向應(yīng)力表2、約束結(jié)果圖4.1 約束結(jié)果3、云圖輸出結(jié)果圖4.2 變形前后x軸方向位移對(duì)比圖4.3 變形前后y軸方向位移對(duì)比圖4.4 變形前后合位移對(duì)比4、計(jì)算結(jié)果（1）節(jié)點(diǎn)支反力表4-1 節(jié)點(diǎn)支反力情況NODEFx（N）FY（N）205000.05-0.45475E-125000.0通過(guò)ANSYS計(jì)算可以得出，節(jié)點(diǎn)2處的支反力Fy2=5000N，方向沿y軸正向；節(jié)點(diǎn)5處的支反力Fx5=-0.45475E-12 N，方向沿x軸負(fù)向，F(xiàn)y2=5000N，方向沿y軸正向。（2）節(jié)點(diǎn)位移節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)5的位移計(jì)算結(jié)果如表1所示。表1 節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算結(jié)果節(jié)點(diǎn)x軸方向位移（m）y軸方向位移（m)合位移（m

37、）10.736E-03-0.0046770.00473420.00147300.00147330.434E-18-0.0025510.0025514-0.001473-0.0025510.0029465000（3）桿的軸向力與軸向應(yīng)力圖4.5 桿單元軸向力圖圖4.6 桿單元軸向應(yīng)力圖圖4.7 各桿單元應(yīng)力圖表2 各桿單元軸向力和軸向應(yīng)力計(jì)算結(jié)果單元編號(hào)軸向力（AXIAL-F）/N軸向應(yīng)力（AXIAL-F）/Pa桿受力狀態(tài)12886.80.14728E+09拉2-5773.5-0.29457E+09壓3-5773.5-0.29457E+09壓4-5773.5-0.29457E+09壓52886.

38、80.14728E+09拉65773.50.29457E+09拉75773.50.29457E+09拉第五題 管道層流和紊流層流模擬：1.2D管道，模擬雷諾數(shù)為90的層流問(wèn)題,速度為1 in/s 。2.獲得解后，增加速度到50 in/s，研究其對(duì)流場(chǎng)的影響獲得新的解。3.增加管道長(zhǎng)度30in，研究流場(chǎng)變化。尺寸和特性入口長(zhǎng)度4 in入口高度1 in過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度2 in出口高度2.5 in初始出口長(zhǎng)度4 in擴(kuò)展出口長(zhǎng)度30 in空氣密度1.21x10-7 lbf-s2/in4空氣粘度2.642x10-9 lbf-s/in2入口速度1 in/sec*出口壓力0 psi*計(jì)算50步后重起動(dòng)1、APD

39、L編程Finish/clear/filname, 201421000029_Lixin_Fluid_CFD/PREP7ET,1,FLUID141 !定義單元類型FLDATA2,ITER,EXEC,50, !設(shè)置迭代步數(shù)50FLDATA12,PROP,DENS,0!設(shè)置空氣流體FLDATA13,VARY,DENS,0設(shè)置空氣流體FLDATA12,PROP,VISC,0FLDATA13,VARY,VISC,0FLDATA12,PROP,COND,0FLDATA13,VARY,COND,0FLDATA12,PROP,SPHT,0FLDATA13,VARY,SPHT,0FLDATA7,PROT,DEN

40、S,CONSTANTFLDATA8,NOMI,DENS,1.21e-7,FLDATA9,COF1,DENS,0 FLDATA10,COF2,DENS,0FLDATA11,COF3,DENS,0FLDATA7,PROT,VISC,CONSTANTFLDATA8,NOMI,VISC,2.642e-9,FLDATA9,COF1,VISC,0 FLDATA10,COF2,VISC,0FLDATA11,COF3,VISC,0FLDATA12,PROP,IVIS FLDATA7,PROT,COND,CONSTANT FLDATA8,NOMI,COND,-1, FLDATA9,COF1,COND,0 FLD

41、ATA10,COF2,COND,0FLDATA11,COF3,COND,0FLDATA7,PROT,SPHT,CONSTANT FLDATA8,NOMI,SPHT,-1, FLDATA9,COF1,SPHT,0 FLDATA10,COF2,SPHT,0FLDATA11,COF3,SPHT,0RECTNG,0,4,0,1, !創(chuàng)建流入?yún)^(qū)域RECTNG,6,10,0,2.5, !創(chuàng)建流出區(qū)域L2TAN,-3,-7A,2,5,8,3 !創(chuàng)建過(guò)渡區(qū)域！RECTNG,10,40,0,2.5,!-第3問(wèn)執(zhí)行，（增加管道長(zhǎng)度）！NUMMRG,ALL, , , ,LOW!-第3問(wèn)執(zhí)行LESIZE,3, , ,15,-2, , , ,1!創(chuàng)建網(wǎng)格模式LESIZE,1, , ,15,-2, , , ,1LESIZE,9, , ,12,1, , , ,1 LES