【摘要】：壓力管道由于工藝和結(jié)構(gòu)上的要求常常需要開設(shè)各種開孔結(jié)構(gòu),用薄殼理論只能求解到開孔率ρ00.8的結(jié)構(gòu),對于開孔率ρ0≥0.8的大開孔問題仍沒有得到理論解,一般依靠實驗研究,進行對比分析設(shè)計或經(jīng)驗設(shè)計,其安全性和可靠性得不到保證,人們逐漸開始尋求用數(shù)值計算方法求解其近似解,有限單元法已成為解決此問題的最重要的一種手段。 本文主要研究壓力管道大開孔率接管相貫部位局部應(yīng)力集中的規(guī)律,然而對壓力管道上接管進行研究時,其實際結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,不可能而且也沒必要完全按照實際情況來分析。充分考慮到所研究結(jié)構(gòu)的受力特點、約束特點以及幾何上的對稱性,適當(dāng)選取結(jié)構(gòu)的部分作為計算模型。本課題的具體作法是：僅受內(nèi)壓作用下,選取1/4的圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)作為計算模型。 根據(jù)簡化的模型,確定結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù),利用APDL語言編制一個適用于不同尺寸的開孔接管結(jié)構(gòu)的通用計算模型。本課題引進有限元建模與分析的參數(shù)化思想,避免重復(fù)建模與分析的問題,簡化設(shè)計操作,提高有限元分析效率。 運用彈塑性力學(xué)理論和有限元分析的方法,利用ANSYS軟件對不同開孔率不同厚度比的一系列大開孔率圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的三維彈性有限元分析,求解出肩點A的應(yīng)力集中系數(shù)繪制成表,利用MATLAB繪制在內(nèi)壓作用下開孔率0.8≤ρ01之間的應(yīng)力集中系數(shù)曲線,為進一步研究大開孔圓柱殼接管問題提供數(shù)據(jù)參考。 在對圓柱殼平齊接管結(jié)構(gòu)進行大量的三維有限元應(yīng)力分析計算的基礎(chǔ)上,把開孔率ρ0=0.7的有限元解與薄殼理論解進行比較,可以發(fā)現(xiàn)有限元解更接近于實際規(guī)律,更偏于安全。對其應(yīng)力集中系數(shù)規(guī)律進行了分析研究,并用最小二乘法歸納得到了一個應(yīng)力集中系數(shù)的經(jīng)驗公式,該公式以三個無量綱參數(shù)(d/D、t/T、d/(?)DT)為變量,把根據(jù)該公式計算的值與有限元解進行比較,發(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的相對誤差在0.2%～5.92%之間,其中大部分相對誤差小于5%,僅當(dāng)開孔率ρ00.95,壁厚比t/T=8的時候,相對誤差大于5%。因此,此經(jīng)驗公式是滿足精度要求的。
【圖文】：

3]。根據(jù)上述條件，在 ANSYS里面利用交互式操作建立了一個圓柱殼開孔接管結(jié)構(gòu)的有限元模型如圖3.3所示，為了建立一個適用于不同尺寸的開口接管結(jié)構(gòu)的通用計算模型，特在此模型的基礎(chǔ)上利用APDL語言進行編寫。幾，欲合互了丫p弓翻U班八月助乃CC工12霍00，O，，:勻‘:2，七址.0.工丫。1，of七heC夕1工ndr工c硯 15h.11圖3.3圓柱殼接管結(jié)構(gòu)的有限元模型 Fig.3.3Finiteelementmodelofeylindershellstrueture3.3模型的參數(shù)化分析過程3.3.1編制APDL程序的方法編制APDL程序時

經(jīng)過上述的操作后得到模型的分析結(jié)果，分析的結(jié)果存儲在RE_OUT.txt文件中�？梢酝ㄟ^usT下拉菜單中的Files一>others，然后選擇工作目錄中的RE_ouT.txt文件，打開后顯示分析結(jié)果如圖3.4所示。可以從RE_oUT.txt文件中讀取開孔率P0、壁厚比t/T、參數(shù)兄、D/T、應(yīng)力，、應(yīng)力集中系數(shù)K的數(shù)值。2、改變兄的值，分別取兄=3、4、5、6、7、8七種模型，其它參數(shù)與上面的模型相同進行分析，分析的結(jié)果在RE_OUT.txt文件顯示如圖 3.5所示，每運行一個模
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH49

【參考文獻】

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本文編號：2616999