典型特种设备仿真分析技术与应用.ppt

目录 1 仿真中心概况 2 仿真分析的技术能力 3 典型特种设备仿真分析项目介绍 Workbench 在仿真分析中的应用 附加：一道高中物理题的求解 完成5000万自由度结构分析计算 中国特检院具备5000万自由度求解能力的高性能分布式并行计算系统，并配备了相应的分析软件，覆盖了特种设备相关行业和特种设备仿真的各种学科，如强度、疲劳、动力学、流体、电磁、爆炸、冲击。 3 典型特种设备仿真分析项目介绍 特种设备涉及锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、大型游乐设施、客运索道、场（厂）内机动车辆等八大类。 3.1 起重机械 3.2 压力容器-球罐 3.3 换热器 3.4 储气井 3. 5 微试样 3.6 超高压乙烯压缩机 3.7 游乐设施 3.2 压力管道 ANSYS Workbench在仿真分析中的应用 CAE 计算机辅助工程包括计算结构力学（FEA）、计算多体系统动力学（CMD）、计算流体动力学（CFD）。 2002年，开发了新一代产品研发集成平台ANSYS Workbench，计划在未来几年内全面替代原经典平台。 4.1 特色的建模技术 4.1.1 填充与封闭 填充与封闭操作，实际上主要是为CFD（计算流体力学）和EMAG（电磁场）服务的。 4.1.2 点焊设置 WB另一个特点是提供了焊点（Spot Welds）功能，实际上在FEM中，焊点是连接壳装配体的另一种方式，焊点是定义了一个梁BEAM188单元，而焊点的顶部和底部通过定义许多“蜘蛛网”状的梁单元，壳或实体单元连接。 4.2 Workbench在补偿器中的应用 Workbench 对补偿器进行分析 4.3 应力奇异 不带圆角支架分析 应力奇异：随着网格的逐步精细，得出的应力值越来越大，应力值是发散的。 结果对比 4.4 网格无关解 有限元：原则上，网格越多越精确。 结果对比 网格无关解：对同一问题，如果不断增加网格数量，当网格数量增加到某一数值后，在增加网格数量，计算结果变化将越来越小甚至不再变化，此时的解成为网格无关解。 网格无关解是我们能获得的最精确的数值解。 4.5 ANSYS WB在具体项目中的应用 4.5.1 化肥集气管 4.5.2 人孔管 4.5.3 长管拖车气瓶 4.6 刚体动力学分析 在计算力学的分支中，计算多体系统动力学，研究复杂系统中各个组成部分的运动学关系和动力学关系，可以认识一个复杂系统的特性，得到系统性能的数据。 4.7 流构耦合 工程管道，管道的中间有一阀门，进口端水的速度为1m/s。 4.8 ICEM的应用 相比四面体网格，六面体网格在计算速度、收敛性方面都具有一定的优势。 ICEM快速自动生成六面体为主的网格，网格雕塑技术能实现任意复杂的几何体纯六面体网格的划分 4.9 网格质量与Ansys交互 利用WB中的FE Modeler，提取总结有限元模型的信息，评估有限元网格划分的质量以及输出有限元模型到其他CAE软件进行分析 附加：一道高中物理题的求解 球A以45.054mm/s的速度，在光滑的平面上，与静止的球B发生完全弹性碰撞，球A和球B是半径比为3：2，为同种材质，求碰撞后两球的速度分别是多少？ 解：设球A质量为m，碰撞前的速度为x，碰撞后的速度为y；球B质量为n，碰撞后的速度为z 根据机械能守恒： mx2= my2+ nz2 根据动量守恒： mx=my+nz 根据质量关系： m:n=(3:2)3 求的：y= (m-n)x/(m+n)=0.542857x=24.458mm/s z=x+y=69.5mm/s 主讲：赵九峰手机信箱：wahaha9mei@163.com 108.28 105.29 31723 MESH4 83.06 92.543 21222 MESH3 52.37 77.026 18248 MESH2 50.553 1800 MSHE1 Von Mises应力增加（﹪） 最大Von Mises应力（MPa） 单元数 算例 导致应力发散→有限元模型基于→数学模型→弹性理论 由于离散化误差，有限元模型不会产生无穷大应力结果 结果无意义：应力结果完全依赖于网格的大小。 如果想了解圆角附近的应力情况，那么不管圆角的尺寸是多么小，都应该在模型中将其包含进来。 -7.23(-0.58) 119.4 15136 MESH3