现现 代代 CAECAE 技技 术术 及及 应应 用用 （ANSYSANSYS）输气管道受力分析的 ANSYS 实现一、问题描述 一天然气输送管道的横截面及受力简图如图所示，在其内表面承受 气体压力 P 的作用，求管壁的应力场分布。图 1 管道受力简图管道几何参数：外径 R1=0.6m；内径 R2=0.4m；壁厚 t=0.2m。 管道材料参数：弹性模量 E=200Gpa；泊松比 =0.26。 载荷：P=1Mpa。 二、问题分析 由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略 管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平 面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。 三、求解步骤 1.定义单元类型 定义单元类型为 Structural Solid，Quad 8node 82。设置选项为 Plane strain。图 2 定义单元类型2.定义材料性能参数 输入弹性模量和泊松比。图 3 定义材料性能参数3.生成几何模型，划分网格 在 ANSYS 窗口创建几何模型，如图 4。转换成圆柱坐标系后划分网 格，如图 6 所示。然后保存。图 4 生产部分圆环面 图 5 生产的几何模型结果显示图 6 划分网格结果显示4、加载求解 1）选择分析类型为 Static，对线段 2 和 9 施加 X 方向的位移约束， 对线段 4 和 7 施加 Y 方向的位移约束。对管道内环面施加压力。图 7 选择分析类型图 8 施加位移约束对话框图 9 施加位移约束、压力之后的模型保存之后求解，出现图所示的提示。图 10 求解结果提示5、查看求解结果 查看受力前与受力后的形状变化。图 11 受力后形状变化显示位移场等值线图。图 12 位移场等值线图显示 X 方向应力等值线图。图 13 X 方向应力等值线图显示 Y 方向应力等值线图图 14 Y 方向应力等值线图显示等效应力等值线图图 15 等效应力等值线图6、退出 ANSYS，保存结果。