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Simdroid 软件测试案例:压力容器分析设计-直接法 GPD-DC

作者:Simwe    来源:Simapps    发布时间:2021-12-21    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛
测试产品:

Simdroid 开发版本。

测试功能:

Hex20单元,Mises塑性。

参考文献:

[1] Josef L Zeman, Franz Rauscher, Sebastian Schindler - Pressure Vessel Design The Direct Route-Elsevier Science (2006).

本测试案例选自参考书籍[1]实例E4.1。

几何模型:

计算采用一半三维实体模型,模型如下图:

材料:

弹性模量 E=191915 MPa,泊松比 v=0.3。

理想MISES塑性模型,屈服应力 Sy=135 MPa。

边界条件:

下表面施加y方向约束 Uy=0,对称面施加z方向约束 Uz=0,下表面选择一个顶点施加x方向约束 Ux=0 以限制沿x方向的刚体位移。接管端部选择一圈节点与圆中心处的参考点做刚性耦合连接,耦合全部6个自由度,参考点施加约束 Uz=Rx=Ry=0。

荷载:

容器内表面施加压力 P=21.6 MPa,参考点上施加集中力和集中弯矩 Fy=115200 N,My=313600 Nm。

网格:

采用二阶六面体单元Hex20,节点数10288,单元数1788。网格如下图:

结果对比

选择接管处曲率变化的点,绘制等效应力随时间(荷载正比例系数)的曲线图为:

相同点的等效塑性应变随时间(荷载正比例系数)的曲线图为:

 

作为对比,此处贴出文献[1]中采用Ansys计算的主应变关于LPF的曲线图:

注:文献[1]中采用的单元为Solid185单元(一阶六面体),厚度方向超过5层网格,本文则选用厚度方向2层的二阶六面体单元。

结果云图

达到95%荷载时的等效应力云图为:

达到95%荷载时的等效塑性应变云图为:

达到97.8%荷载时的等效应力云图为:

达到97.8%荷载时的等效塑性应变云图为:

以上云图均调整了10倍的变形放大系数,便于观察变形。

 

作为对比,此处贴出文献[1]中采用Ansys计算的92.25%荷载时的等效应力云图:

结论
计算初始时容器处于线弹性阶段,随着荷载的逐渐增加,材料从容器内表面开始逐渐屈服,最终达到材料失稳状态,采用Simdroid软件可以准确计算出结构的屈服过程。本例采用Hex8、Hex8R、Tet10单元也可得到相近的结果。

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