基于ANSYS二次开发的锥壳开孔接管结构参数化有限元分析系统.pdf

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1、370化工机械2014年基于ANSYS二次开发的锥壳开孔接管结构参数化有限元分析系统路则超+贺小华(南京工业大学机械与动力工程学院)摘要以ANSYSl2．0为开发平台，VisualBasic6．0和APDL语言为开发工具。实现了雄壳开孔接管结构的参数化有限元分析系统。该系统通过输入锥壳及接管的相应设计参数，可迅速得到不同栽荷工况下分析结构的应力强度分布，进一步应用分析设计标准进行应力强度评定。系统的开发有效地提高了设计效率，为此类结构安全评定和优化设计提供有效依据。关键词锥壳开孔接管ANSYS二次开发应力分析参数化有限元中圈分类号TQ050．3文献标识码A文章编号0254-6094(2

2、014)03-0370-04锥壳开孔接管结构是压力容器中常见的结构之一。在工程应用中，此结构经常需要承受内压和多种管系载荷，如管系在地震、风载、振动、自重以及管道金属温度变化等多种因素作用下，管道将通过接管对锥壳施加作用力和力矩，使得接管与锥壳连接区域产生比一般部位高得多的局部应力，因此在锥壳接管连接区域很容易发生塑性变形与破裂。GB150-2011《压力容器》⋯对于正锥壳的计算仅适用于锥壳半顶角a≤600的轴对称无折边或者折边锥形封头，当半顶角Ol>30。时锥壳大端应有折边，当半顶角a>45。时锥壳小端应有折边，并且规定锥形封头最大开孔直径不得大于壳体内径的三分之一。在实际应用中，有

3、些锥壳结构由于某些特殊要求，无法满足GB150—2011的计算条件，因此需要采用其他方法进行计算或校核。近年来实践表明，有限元分析是研究锥壳开孔接管结构相邻区域应力分布的一种有效方法。传统的有限元单向建模应力分析，工作量大、设计周期长，三维有限元数值分析的计算可以准确地描述偏心锥壳的应力分布，使应力的计算更为精确心]。如果模型的几何参数与载荷改变，就要重新建模分析，费时费力，降低了工作效率。笔者利用VisualBasic6．0结合APDL语言对AN—SYS进行二次开发，开发了适用于多种管系载荷作用下，不同结构参数的锥壳开孔接管结构应力分析参数化设计系统，其界面友好、操作灵活、便捷易用，

4、为此类结构的优化设计和安全评定提供了有效手段。1软件开发技术1．1APDL技术ANSYSParametricDesignLanguage，APDL，即ANSYS参数化设计语言，它是一种类似FOR—TRAN的解释性语言，提供一般程序语言的功能，如参数、宏、标量、向量、矩阵运算、分支、循环、重复以及访问ANSYS有限元数据库等日1。利用APDL程序语言组织管理ANSYS有限元分析命令，就可以实现参数化建模、施加参数化载荷与求解和参数化后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析的全过程。在参数化的分析过程中可以简单地修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案或序列性产品，

5、提高了分析效率，减少分析成本。1．2VisualBasic6．0与ANSYS的连接ANSYS软件内部的APDL语言虽然为参数化建模提供了强有利的开发工具，但APDL本质·路则超，男，1989年6月生，硕士研究生。江苏省南京市，211816。第41卷第3期化工机械37l上不是具有集成化开发环境的高级语言，其可视化程度差、开发过程不直观，因而给对APDL语言不熟悉的人员利用ANSYS软件进行分析带来一定的困难。笔者利用VisualBasic语言对ANSYS进行了二次开发，通过对话框对模型的参数进行输入，实现了锥壳接管一开孔结构利用ANSYS建模、求解等过程的可视化。用VB对ANSYS进行封

6、装的关键在于调用H]，在VB中其调用是通过VB中的窗13函数shell()来实现的，该函数用于执行某个可执行文件，包括术．exe文件、：I=．corn文件和牢．bat文件。笔者根据文献[4]中的调用方法进行扩展应用，主要调用命令如下：PrivateSubCommandl—Click()IfDir(”E：、zhuiqiao．err”)<>””ThenKill(”E：＼zhuiqiao．ely”)EndIf’(判断错误13志文件是否已经存在，是先删除)IfDir(”E：＼zhuiqia0000．JPg“)<>””ThenKill(”E：＼zhuiqia0000．JPg”)EndIf’(判断

7、结果图片文件是否已经存在，是先删除)DimXX=Shellr’D7

8、ProgramFiles

9、AnsysInc

10、v120

11、AN—SYS＼bin＼intel＼ansys．exe口一b口一p口ane3fl口一i口E：zhuiqiao．txt口一oE]E：＼jieguo．txt"，1)’(对ANSYS进行调用)Timerl．Enabled=True’(启动计时器)EndSub其中：“口”代表空格，空格必须严格注意；“D：＼ProgramFiles、A