基于ANSYS的金属软管非线性有限元应力分析

摘要

该文在对波纹管的力学性能系统研究的基础上,提出了金属软管计算非线性有限元模型.通过计算分析与试验相结合,以金属软管轴向刚度的研究为例,研究了网套的作用,对金属软管网套的作用有了一定的认识.同时着重探讨了多层波纹膨胀节,结合边界非线性理论,运用有限元软件ANSYS构造了一种新颖、合理的多层波纹管有限元模型,基本解决了多层波纹管设计计算问题.通过仿真模拟多层波纹管载荷—响应状况,比较多层波纹管和单层波纹管的特性,得出的计算结果与试验数据进行比较验证,证明了应用非线性有限元分析是一种准确的研究方法.利用编制的专用程序,使得金属软管和多层波纹管的建模、求解参数化、自动化.同时在ANSYS中使用专用后处理程序,可以方便的得出各向刚度曲线等图表,为金属软管和多层波纹管的设计生产提供了参考.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2金属软管的结构特点

1.2.1波纹柔性管

1.2.2金属软管的网套

1.2.3接头

1.3金属软管的应用与研究现状

1.3.1金属软管在工业中的应用

1.3.2金属软管的研究现状

1.4研究方法和课题简介

1.4.1研究方法的确定

1.4.2课题思路和论文结构

第二章材料非线性分析理论基础

2.1材料非线性概念

2.1.1材料非线性

2.1.2波纹管材料非线性

2.2弹塑性分析

2.2.1有关的塑性概念

2.2.2弹塑性理论介绍

2.2.3 ANSYS中的弹塑性选项

2.2.4加载、卸载准则

第三章几何非线性分析理论基础

3.1引言

3.2变形体的运动描述方法

3.3全拉格朗日列式法

3.4 ANSYS中几何非线性分析的处理

3.4.1大应变效应

3.4.2关于大应变的特殊建模讨论

3.4.3应力刚化

3.4.4用ANSYS进行几何非线性分析时的几个关键问题

第四章边界非线性有限元

4.1接触问题的非线性有限元法

4.1.1接触增量方程的建立

4.1.2接触条件准则

4.2波纹管的边界非线性描述

4.2.1 ANSYS中一般的接触分类

4.2.2面-面的接触单元

4.2.3面-面接触分析时应考虑的几个重要方面

第五章非线性代数方程组的解法

5.1迭代收敛准则

5.2牛顿迭代法的基本思想

5.3非线性有限元中的牛顿迭代和修正的牛顿迭代

5.4非线性静力平衡方程的求解—载荷增量法

第六章金属软管非线性有限元应力分析

6.1波纹管模型的建立

6.1.1波纹管几何模型的建立

6.1.2波纹管有限元模型的建立

6.2网套有限元模型的建立

6.2.1应用BEAM189梁单元定义横截面

6.2.2用BEAM189单元划分线实体

6.3金属软管有限元模型的建立

6.3.1施加载荷(边界条件)

6.2.2计算方法和求解器的选择

6.3.3查看结果

6.3.4总结验证

6.4实例分析

第七章多层波纹管非线性有限元应力分析

7.1多层波纹管算例分析

7.1.1位移工况下应力的分布

7.1.2内压工况下应力的分布

7.1.3联合工况下应力的分布

7.2等厚度单层波纹管算例分析

7.2.1位移工况下应力的分布

7.2.2内压工况下应力的分布

7.2.3联合工况下应力的分布

7.3本章结论

第八章总结与展望

8.1本文的主要结论

8.2今后工作方向与展望

在学期期间的研究结果

参考文献

致谢