受内压作用的球体的有限元建模与分析实验报告

实验二 受内压作用的球体的有限元建模与分析受内压作用的球体，球体外径0.5m，内径0.3m，承受内压1.0108 Pa。材料弹性模量E=2.11011Pa，泊松比=0.3。试对其进行有限元分析，得出应力分布和变形分布。注：可以采用轴对称分析，根据对称性，再将平面模型简化。第一步、进入ANSYS 1）工作文件名：Utility MenuFileChange Jobname,，输入Enter New jobname:zuoyeer。 2）分析标题：Utility MenuFileChange Title,，输入 Enter New Title:qiutifenxi。如图1、2所示。图1图2第二步、设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK，如图3所示。图3第三步、选择单元类型 ANSYS Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Axisymmetric OKClose (the Element Type window)，如图4、5所示。图4图5第四步、定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK，如图6所示。图6第五步、创建有限元模型生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) OK，如图7所示。图7生成球体截面ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Spherical ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create LinesLines In Active Coord 依次连接1,2,3,4点OK Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 依次拾取四条边OK ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Cartesian，如图8、9、10、11所示。图8图9图10图11第六步、 网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 拾取两条直边:OKinput NDIV: 10 Apply拾取两条曲边:OK input NDIV: 20 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)，如图12所示。图12第七步、模型施加约束给水平直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取水平边：Lab2: UY OK，如图13所示。给竖直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement Symmetry B.C. 拾取竖直边：Lab2: UXOK，如图14所示。给内弧施加径向的分布载荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取小圆弧；OK input VALUE:100e6 OK，如图15、16所示。图13图14图15图16第八步、分析计算ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK，如图17、18所示。图17图18第九步、结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UX,UY, Def + UndeformedStress ,SX,SY,SZ,Def + UndeformedOK，如图19、20、21、22所示。 图19图20图21图22显示等效应力等值线图其操作如下：ANSYS Main Menu:General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu Stress ,SX,SY,SZ,Def + UndeformedOK，如图23所示。图23由图发现最大应力出现在球内环附件，与解析解吻合列表显示位移结果数据（列出最大位移）其操作如下：ANSYS Main Menu:General Postproc List Results Nodal SolutionDOF SolutionDisplacement vector sum，如图24、25、26、27所示。图24图25图26图27第十步、退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK