应力分析设计课件.ppt

如何用ANSYS软件进行有限元应力分析 －－罗武 有限元的基本思想 离散化－－将连续体离散为有限单元（节点和单元） 形函数－－以节点位移为基本未知量 满足最小势能原理（有限元基本方程Ka＝P) 求解线性代数方程组得到节点位移 由形函数和节点位移计算应力和应变 ANSYS软件应力分析 分析条件审查，确定分析模型和单元 选择ANSYS分析模块 单元选择和实常数设置 材料相关数据输入 建模 网格划分 边界设置 载荷施加 ANSYS软件应力分析 分析 查看结果（变形、应力） 线性化处理 应力评定 应力分析设计 －－罗 武 应力分析设计 应力的基本概念 外力、内力、截面法 某一点的内力的集度 标量、矢量、张量 全应力、正应力、剪应力、应力状态 应力分析设计 应力的基本概念 六个应力分量σx,σy,σz,τx,τy,τz 主平面、主应力、主轴 主应力是最大（小）的正应力σ1σ1σ3 三个主应力相互垂直 坐标平面变化时，主应力不变 应力分析设计 应力的基本概念 应变 ε 弹性模量 E 应力 σ σ=E ε 真实应力与弹性名义应力 应力分析设计 强度理论 第一强度理论（最大正应力理论）GB150 σ1 第二强度理论（最大线应变理论） 第三强度理论（最大剪应力理论）JB4732 τmax = σ1-σ3 第四强度理论（形状改变比能理论） 应力分析设计 材料力学计算的薄壁圆筒的应力 纵向应力 环向应力 应力分析设计 基于弹性力学公式计算的圆筒应力 K=Ro/Ri，当K值超过1.2，用薄壁圆筒公式误差大 应力分析设计 塑性力学基础 弹性与塑性、屈服条件（最大剪应力、等效应力） 厚壁圆筒的屈服情况 应力分析设计 塑性力学基础 塑性铰 弹性阶段 弹塑性阶段 塑性阶段 应力分析设计 塑性力学基础 一次加载，塑性失效准则 交变载荷，弹塑性失效准则 安定性 应力分析设计 应力的分类 分类的依据 1、应力产生的原因与作用 平衡载荷，变形协调 2、应力的分布情况 整体、局部，均布、线性、非线性 应力分析设计 应力的分类 一次应力 一次总体薄膜应力 Pm 一次局部薄膜应力 PL 一次弯曲应力Pb 二次应力 Q 峰值应力 F 应力分析设计 应力的分类 等效线性化处理 应力分析设计 应力强度的评定 在计算各应力强度时要注意应力的方向，先求各应力分量(6个) 如不考虑疲劳情况，峰值应力不予评定 应力分析设计 应力强度的评定 SⅠ:一次总体薄膜应力强度(Pm)≤KSm SⅡ:一次局部薄膜应力强度(PL) ≤1.5KSm S Ⅲ:一次薄膜加一次弯曲应力强度(PL+Pb) ≤1.5KSm SⅣ:一次加二次应力强度(PL+Pb+Q) ≤1.5KSm SⅤ:峰值应力强度(PL+Pb+Q+F),由其强度幅值来确定疲劳寿命 应力分析设计 疲劳分析 交变应力变化规律 应力分析设计 疲劳 疲劳的产生 疲劳极限（最大应力低于一定值） 高周疲劳 低周疲劳（压力容器） 10E5次 应力分析设计 疲劳 应力指数 不同结构给一个与筒体环向应力的指数以确定最大应力值，避免过多的应力分析 累积损伤 各种不同的循环工况所产生的次数的叠加 JB4732钢制压力容器分析设计标准 压力： 0.1=P100MPa 温度：低于材料的蠕变温度 材料：按标准规定的牌号 结构：受压元件只允许对接（全焊透的C、D类焊缝也视作对接接头） 基于抗拉强度的安全系数：2.6 JB4732钢制压力容器分析设计标准 复层材料强度的计入 1、当复层设计应力强度值不小于基层的70％时，按厚度折入 2、当结合率达到JB4733的二级以上时，按应力强度计入 JB4732钢制压力容器分析设计标准 载荷组合系数K 对于设计压力、自重等取1.0 对于设计工况＋地震或风载荷取1.2 对于试验工况取1.25或1.15 JB4732钢制压力容器分析设计标准 应力分析的免除 1.按标准相关标准的公式进行计算 2.有过类似设备分析经验，且证明满足要求 3.异种材料焊接接头的特殊要求 疲劳分析的免除 1.有成功使用经验且有可比性 2.常温抗拉强度不大于540MPa，循环次数不超过1000次 3.全部满足本标准规定的其它要求 注：压力波动不超过设计压力20％的情况下，不限次数 JB4732钢制压力容器分析设计标准 疲劳分析 1.计算应力循环次数 2.交变应力强度幅的确定 3.设计疲劳曲线的应用 4.累积损伤 5.应力指数 JB4732钢制压力容器分析设计标准 制造检验要求 按疲劳分析设计的容器，对接焊缝表面要与母材齐平，不允许保留余高，转角处严格按分析结果制造圆角，不允许用补强圈补强 每台容器至少制备一块产品焊接试板 所有受压焊接接头都应进行100％无损检测 应力分