平面应变问题实例.docx

一、问题描述：
一天然气输送管道，内表面承受气体压力P的作用，分析管道的应力分布。
因为管道长度很长，可以作为平面应变问题处理，建模时只需要建立其横截面就可以了。
管道几何参数：
外径：0.6m，内径0.4m，壁厚0.2m
管道材料参数：
弹性模量：E=200GPa,泊松比v=0.26
载荷：P=1MPa
二、建模过程
1、定义单元类型：选择Solid82单元，然后在单元类型对话框中点击Options...按钮，弹出如下对话框：

K3选项选为：Planestrain，其他两个保持默认就可以。如上图所示。
2、定义材料性质
3、创建几何模型
3.1选择PartialAnnulus命令
3.2在弹出的对话框中输入如下图所示参数：

单击ok按钮即可生成如下所示图形：

3.3对上述模型分别沿yz平面和xz平面镜像，生成完整的几何模型。完成后的模型如下图所示：

3.4合并重复的关键点和线
从如下菜单中选择MergeItems
从弹出的如下所示的对话框中，选择all，然后单击ok按钮退出。

4、剖分网格
4.1网格尺寸控制
定义单元大小为0.05，用mapped的方法剖分，如下图：

剖分完成后的网格如下图所示：

5、定义约束和载荷
5.1定义载荷，载荷施加在内圆上，大小为1MPa。
5.2定义约束，由于结构的对称性，只需要约束如下所示线段2和线段9的x方向约束，以及线段4和线段7的y方向约束即可。
定义完成后的模型如下：

5、求解，查看结果
位移云图：

x方向应力云图

y方向应力云图