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1、CAD/CAE软件实践报告 专业班级 装备11101 班级序号 学生姓名 指导教师 成 绩 长江大学机械工程学院20122013学年第二学期加氢反应器裙座支撑区的机械应力分析 1、问题描述某加氢精制反应器，设计压力为P=8.8MaP，设计温度为T=347。材料为2Cr1Mo，弹性模量E=2.0105MPa，泊松比=0.3。设计温度下材料的设计应力强度：裙座锻造结构Sm=115.5 MaP，筒体及封头主体Sm1=153.5 MaP。 设备总重W=273000kg。 h形锻件尺寸为：筒体内半径R1=1436.5mm，壁厚为t1=90mm，封头内半径R1=1446.5mm，壁厚为t2=55 mm，裙
2、座壁厚t3=23.5mm,锻件高度H=568 mm，试分析该加氢反应器裙座支撑区支撑应力。2、问题分析根据加氢反应器裙座支撑区h形锻件结构图建立：采用轴对称模型，其中与h形锻件连接筒体与裙座的长度足够长，远大于2.5倍的边缘应力衰减长度。由于讨论h形锻件连接区的应力分布规律，忽略了下封头的开孔接管。其中，筒体端部以面力P2模拟封闭筒体受力情况。将重力载荷转化为面力形式叠加到通体端部，用P1表示， 3、分析过程 1、环境设置 （1）以交互模式进入ANSYS,在总路径下建立子路径，工作文件名取为E61 （2）设置标题：执行Utility MenuChange Title命令，弹出Change Ti
3、tle命令，输入E61 ，单击OK按钮，关闭对话框。 （3）初始化设计变量：执行Utility MenuParamertersScalar Paramerters命令，弹出Scalar Paramerters对话框，输入数据。 2、定义单元材料 （1）定义单元类型：执行Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete命令，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框。 （2）单击OK，退回至Element Type对话框。 （3）设置对称轴选项：在Element Type对话框中
4、，单击Option按钮，设置PLANE82 element type options 选项，在Element behavior K3 下拉框中选择 Axisymmetric，单击OK。 （4）定义材料属性：执行Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Model命令，弹出如下对话框： （5）单击Isotropic项，弹出如下对话框： 3、创建模型 （1）创建系列关键点，用于定位：执行Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoingtsIn Active CS命令,弹出下列对话框，在NPT中输入1，单击Appl
5、y按钮，生成坐标为（0,0,0）关键点1。 再依次输入点2（tongt_di/2+tongt_t，），点3（tongt_di/2，），点5（tongt_di/2+tongt_t，-tongq_h，），点6（tongt_di/2+tongt_t-qunz_t，-tongq_h，）点7（kx(6)-xyhr1，xqunz_h-tongq_h，）。 （2）连线： 执行Main MenuPreprocessorModelingCreateLines LinesIn Active Cooder命令，弹出对话框，选中编号为2、3的两点，生成线段1，再选择点2、5，生成线段2，再选择点5、6，生成线段3，单
6、击OK。 （3）画包含裙座连接侧过度圆弧的圆： 执行Utility MenuList KeypoingtsCoordinates+Attributes命令，记录关键点7（0.151E+04，-545,0）。再执行执行Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesArcsBy Cent & Radius命令，弹出圆心位置拾取框，单击Global Cartesian,再文本框中输入（0.151E+04，-545,0），单击Apply按钮，弹出圆周任一点位置拾取框，在文本框中输入（0.151E+04，-545+xyhr1,0），单击Apply按钮，弹出ArcsBy
7、Cent & Radius对话框，直接单击OK。 （4）删除多余圆弧： 执行Main MenuPreprocessorModeling DeleteLine and Below命令,弹出拾取框，依次选择编号为5、6、7的三条多余的圆弧，单击OK。 （5）连线： 重复步骤（2）连接6,4两个关键点。 （6）重新定义关键点7为与过度圆弧等高的点： 在命令流中输入“K，7，0，ky(8)”。 （7）生成h型锻件两个过度圆弧连接线的母体： 重复步骤（2）连接7,8两个关键点。 （8）画球壳外壁对应的圆： 在命令流中输入“Circle,1,fengt_do/2”。生成圆心位置在关键点1，半径大小为fen
8、gt_do/2的圆。 （9）删除多余圆弧： 执行Main MenuPreprocessorModeling DeleteLine and Below命令,弹出拾取框，依次选择编号为7、8、9的三条多余的圆弧，单击OK。 （10）线段相减： 执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivide Line by Line命令，弹出拾取框，首先选择被减线段10，单击Apply按钮，再选则相减线段6，单击OK。 （11）删除编号为7的线段。 （12）再次生成两过度圆弧连接线的母体： 重复步骤（2）连接8,10两个关键点。 （13）定义辅助关键点 执行
9、Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoingtsIn Active CS命令,弹出下列对话框，在NPT中输入30，输入坐标（kx(10)-xyhr2,ky(8)-xyhr2,0）单击Apply按钮。再在NPT中输入40，单击Apply按钮，输入坐标（kx(8),ky(30),0）关键点40。 （14）生成辅助线以确定内侧过渡圆弧中心： 重复步骤（2）连接40,30两个关键点。 （15）画辅助圆以确定内侧过度圆弧中心： 在命令流中输入“Circle,1,fengt_do/2+xyhr2”。生成圆心位置在关键点1，半径大小为fengt_do/2+xyhr2
10、的圆。 （16）求交点以确定内侧过度圆弧中心： 执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivide Line by Line命令，弹出拾取框，首先选择被减线段7，单击Apply按钮，再选则相减线段12，单击OK。 （17）删除多余圆弧： 执行Main MenuPreprocessorModeling DeleteLine Only命令,弹出拾取框，依次选择编号为13、14的三条多余的圆弧，单击OK。 （18）删除多余的关键点： 执行Main MenuPreprocessorModeling Delete Keypoingts 命令,弹出拾取
11、框，选择编号为30的点，单击OK。 （19）删除多余线段： 执行Main MenuPreprocessorModeling DeleteLine Only命令,弹出拾取框，依次选择编号为9、10、11三条线段，单击OK。 （20）画包含内侧过度圆弧的圆： 在命令流中输入“Circle,14，xyhr2”成圆心位置在关键点14，径大小为xyhr2的圆。 （21）删除7、10、11三条多余的线段。 （22）生成辅助线： 执行Main MenuPreprocessorModelingCreate Lines LinesIn Active Cooder命令，弹出拾取框，选择Min Max Inc选项，
12、在文本框中输入“1,14,13”，单击Apply按钮，生成辅助线1，再在文本框中输入“9，14,5”，生成辅助线2.。 （23）定义内侧圆弧中心： 执行Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoingtsIn Active CS命令,弹出下列对话框，在NPT中输入5000，坐标为（kx(14 ),ky(14),0），单击OK。 （24）线段相减： 执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivide Line by Line命令，弹出拾取框，首先选择被减线段9，单击Apply按钮，再选则相减线段7，单击O
13、K。 （25）删除编号为12的线段。 （26）生成辅助线 执行Main MenuPreprocessorModelingCreate Lines LinesIn Active Cooder命令，弹出拾取框，选择Min Max Inc选项，在文本框中输入“7,14,7”。 （27）线段相减： 执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivide Line by Line命令，弹出拾取框，首先选择被减线段6，单击Apply按钮，再选则相减线段10，单击OK。 （28）删除编号为12的线段。 （29）线段相减： 执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivide Line by Line命令，弹出拾取框，首先选择被减线段8，单击Apply按钮，再选则相减线段7，单击OK。 （30）删除编号为6的线段。 （31）重新定义球壳中心： 执行Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoingtsIn Active CS命令,弹出下列对话框，在NPT中输入1，单击Apply按钮，生成坐标为（0,0,0）关键点1。（32）画包含球壳内
