基于ANSYS軟件對(duì)受壓水管疲勞的有限元分析報(bào)告

基于ANSYS軟件對(duì)受壓水管疲勞的有限元分析報(bào)告概述本次大作業(yè)主要利用ANSYS軟件對(duì)水管的疲勞進(jìn)行分析,計(jì)算出水管的最大壽命。然后與實(shí)際情況進(jìn)行比較,證明分析的正確性,從而為水管的優(yōu)化分析提供了充分的理論依據(jù)，并且通過對(duì)ANSYS軟件的實(shí)際操作深刻體會(huì)有限元分析方法的基本思想，對(duì)有限元分析方法的實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)。問題分析日常生活中經(jīng)常遇到水管破裂的問題，有的因?yàn)槭軆銎屏?，有的因?yàn)樗畨哼^大，也有的受到水壓不停沖擊產(chǎn)生的疲勞破壞。如下圖示為參考模型，自行定義尺寸，建立水管模型，施加水壓0.1MPa,分析在該水壓下，水管能承受多少次沖擊。假設(shè)水管兩端固定圖SEQ圖\*ARABIC1水管有限元建模壽命分析之前需要進(jìn)行強(qiáng)度分析，在Windows“開始”菜單中執(zhí)行ANSYS—Workbench命令。創(chuàng)建項(xiàng)目A，進(jìn)行靜力學(xué)分析，雙擊左側(cè)的staticstructure即可圖SEQ圖\*ARABIC1強(qiáng)度分析項(xiàng)目如REF_Ref451872580\h圖2所示，常用的水管為PE管，其彈性模量為2GPa，泊松比為0.39圖SEQ圖\*ARABIC2材料定義雙擊Geometry進(jìn)入幾何模型建立模塊，進(jìn)行幾何建模。如圖所示為二通接頭，水管采用面體建模，首先建立其中一根水管，直徑為30mm，長(zhǎng)度為0.5m，如下所示三通的外徑要略大于水管，直徑為32.5mm，在水管端部建立圓草繪面，拉伸成二通接頭的模型，如下所示同理建立，建立另一側(cè)水管，最終模型如下所進(jìn)入Workbench進(jìn)行材料設(shè)置，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置網(wǎng)格尺寸為2mm，最終有限元網(wǎng)格模型如下圖所示：圖7網(wǎng)格設(shè)置圖8網(wǎng)格模型模擬實(shí)際情況，兩端面固定，水管右端施加0.1MPa載荷，如下圖所示圖9載荷約束有限元計(jì)算結(jié)果（1）位移變化，如REF_Ref451872847\h圖12所示，結(jié)果最大變形為0.001mm，圖12位移云圖（2）等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，如REF_Ref451872865\h圖13所示，最大等效應(yīng)力為15.467MPa圖13等效應(yīng)力云圖添加Fatiguetool進(jìn)行疲勞分析，F(xiàn)atigue設(shè)置如下壽命云圖如下所示，應(yīng)力最大區(qū)域，壽命最小，該水管最多可以使用1.4e5次，此后便會(huì)發(fā)生裂紋破壞。結(jié)果正確性分析通過計(jì)算結(jié)果來看，理論結(jié)果顯示與實(shí)際情況基本一致，可以初步認(rèn)定結(jié)果正確，所采用的基本假設(shè)和力的施加方式等沒有出現(xiàn)問題。改進(jìn)分析水管和接頭采用綁定接觸連接，認(rèn)為水管和橡膠之間無相對(duì)滑移，實(shí)際情況水管在在結(jié)構(gòu)位置為密封接觸，而綁定接觸不考慮滑動(dòng)，所以可以將此處的接觸改進(jìn)為摩擦接觸并加預(yù)緊進(jìn)行改進(jìn)分析?？偨Y(jié)及體會(huì)通過本次大作業(yè)，我了解了ANSYS軟件的界面和基本功能，初步掌握了使用ANSYS軟件求解問題基本步驟；初步掌握了使用ANSYS軟件求解各種基本結(jié)構(gòu)類型的靜力學(xué)問題的方法。通過使用有限元分析法可以變連續(xù)結(jié)構(gòu)為離散結(jié)構(gòu),取代了傳統(tǒng)的理論分析。通過ANSYS軟件可以比較精確地反映結(jié)構(gòu)