ANSYS第十章-管路模型.doc

第十章 管路模型10.1管路命令简介ANSYS/Multiphysics、ANSYS/mechanical、ANSYS/Struatural和ANSYS/ Professional产品提供了一组特殊的命令，使用户按规范的管路输入数据建立管路系统模型，而不必按照标准的ANSYS直接生成方法进行建模操作。当输入管路命令，ANSYS程序内部将管路数据转换成直接生成模型的数据，并将转换的信息存到数据库里。一旦保存了这种信息，可用标准的直接生成命令，对其进行列表、显示、修改或重新定义等。10.2 管路命令能做的工作管路组件的一些特征：利用直管（PIPE16）和弯管（PIPE18）单元生成管路网络的线模型。节点和单元的几何形状是以延伸长度的增量和弯曲半径而不是按绝对坐标来定义的。自动计算弯曲的相切点。建立标准的管路名称（如名义直径和规范）与几何值的关系。将管路规格分配给单元实常数。在生成适于每种单元类型的管路单元前，按给定管路组件的压力和温度计算并分配挠度和应力集中系数。如果管的压力或温度随后进行了修正，挠度系数不会自动地改变。从压力与高度的关系确定拉压载荷。10.3 用管路命令建立管路系统模型用管路命令建立管路系统模型的三个主要步骤：1、指定工作名称和标题。2、建立基本的管路数据。3、定义管路系统的几何形状。管路系统分析的进一步工作包括施加外载荷D，F等，获得求解结果及查看结果。关于这些步骤可参见ANSYS Basic Analysis Guide。10.3.1 指定工作名称和标题开始时执行这个步骤：首先，指定随后分析生成的所有文件所用的工作名/FILNAME（菜单途径Utility MenuFileChange Jobname）。然后，写一个分析文件/TITLE（菜单途径Utility MenuFileChange Title）。最后，用/UNITS命令，为自己写一个想使用的单位制备忘录。（从GUI中不能直接得到/UNITS命令）。记住/UNITS仅作为后来查看分析的记录；它并不把数据由一种单位改成另一种单位。10.3.2 建立基本的管路数据此步骤中应做的工作有：用下列方法进入前处理PREP7：命令：/PREP7GUI: Main MenuPreprocessor用下列方法为模型使用的所有材料定义材料属性：命令：MP, MPTEMP, etc.GUI: Main MenuPreprocessorMaterial Propsmaterial option用下列方法选择一种单位制（如果不一致时）：命令：PUNITGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsSpecificationsPUNIT决定程序如何翻译由本章备忘录中叙述的PDRAG、BRANCH、RUN、BEND、MITER、REDUCE、VALVE、BELLOW、FLANGE、PSPRNG、PGAP、/PSPEC、PINSUL和PCORRO命令输入的数据。（注意PUNIT与/UNITS的不同：PUNIT命令影响程序的工作，而/UNITS则不影响。）定义管路规格，当用RUN命令生成单元时这些规则运用到单元上（菜单途径Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsPipe Run）。 用下列方法定义管路材料和尺寸：命令：PSPECGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsSpecifications注意：本节讨论的菜单途径与管路规格命令相同（PSPEC、PFLUID、PINSUL和PCORRO等） 用PFLUID命令相应的GUI途径定义管路中包含的流体密度。 用PINSUL命令或相应的GUI途径定义管路外部绝热系数。 用PCORRO命令或相应的GUI途径定义管路容许的外部侵蚀厚度。用下列方法选择管路分析标准：命令：POPTGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsSpecifications在生成适于每种单元类型的管路单元前，程序按给定管路组件的压力和温度分布计算并分配弯管单元的挠度和应力集中系数。如果管路压力或温度随后进行了修正，挠度和应力集中系数不会随之改变。选择管路载荷 用下列方法定义管路的管壁温度：命令：PTEMPGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsLoads注意：本节所讨论的管路加载命令（PTEMP，PPRES和PDRAG）与菜单途径相同。 用PPRES命令或相应的GUI途径定义管流的内压。 用PDRAG命令或相应的GUI途径定义管流的外部流体拉载荷。10.3.3 定义管路系统的几何尺寸定义管路模型的基本框架布置：首先用下列方法定义管路系统的起点：命令：BRANCHGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsAt NodeMain MenuPreprocessorCreatePiping ModelsAt XYZ Loc然后，用一系列的RUN命令（或GUI）定义管路延伸的增量。（管路单元在激活坐标下沿直线生成）每一个RUN命令用PUNIT命令指定长度格式的尺寸的生成一个节点和一个PIPE16单元（连同其实常数、材料属性和载荷）。命令：RUNGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsPipe Run由两个或更多的已有管路单元共享的节点处插入弯管和其它组元（T形管、阀门、节流器、法兰盘、波纹管和弹簧约束）。考虑到插入的组元程序会自动更新模型的外形尺寸。插入的管路组件从相邻的直管取得特性和载荷。用下列方法定义弯管。命令：BENDGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsElbow用下列方法定义斜弯管：命令：MITERGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsMiter用下列方法定义T形管命令：TEEGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsPipe Tee用下列方法定义管路阀门：命令：VALVEGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsValve用下列方法定义管路的节流器：命令：REDUCEGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsReducer用下列方法定义管路的法兰盘：命令：FLANGEGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsFlange用下列方法定义管路的波纹管：命令：BELLOWGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsBellows用下列方法定义管流的弹簧约束：命令：PSPRNGGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsSpring Support用下列方法定义管流中的弹簧间隙约束：命令：PGAPGUI: Main MenuPreprocessorCreatePiping ModelsSpring-Gap Supp另一个BRANCH命令定义已定义的管路与另一段管路分叉的交叉点。后面的RUN命令，从上一交叉点按递增方式定义另一段直管单元。BRANCH和RUN命令及其GUI途径在本节之前有叙述。10.3.3.1 查看和修改管路模型一旦完成了管路数据的输入，就可用通常的列表和显示命令NLIST，NPLOT， ELIST，EPLOT，SFELIST，SFELTST，BFELIST等查看保存在数据库内的信息。如果必要可用标准的修改模型和载荷的程序来修改数据。（详见本手册的8和ANSYS Basic Analysis Guide的2）。10.4输入示例考查以下管路数据的输入的示例：! Sample piping data input!/FILNAM,SAMPLE/TITLE,SAMPLE PIPING INPUT/UNITS,BIN ! Areminder that consistent units are British inches!/PREP7 ! Define material properties for pipe elementsMP,EX,1,30e6MP,ALPX,1,8e-6 MP,DENS,1,.283 PUNIT,1 ! Units willbe read as ft+in+fraction and converted to! decimal inchesPSPEC,1,8,STD ! 8-inch standard pipePOPT,B31.1 ! Piping analysis standard: ANSI B31.1PTEMP,200 ! Temperature = 200 degPPRES,1000 ! Internal pressure = 1000 psiPDRAG,-.2 ! Drag = 0.2 psiin -Z direction at any height (Y)BRANCH,1,0+12,0+12! Start first pipe run at (12,12,0)RUN,7+4 ! Run 7-4 in +Y directionRUN,9+5+1/2 ! Run 9-5 1/2 in +X directionRUN,-8+4 ! Run 8-4 in -Z directionRUN,8+4 ! Run 8-4 in +Y direction/PNUM,NODE,1/VIEW,1,1,2,3 EPLOT ! Identifynode number at which 2nd run startsBRANCH,4 !Start second pipe run at node 4RUN,6+2+1/2 ! Run 6-2 1/2 in +X directionTEE,4,WT ! Insert a tee at node 4/PNUM,DEFA/PNUM,ELEM,1EPLOT ! Identifyelement numbers for bend and miter insertsBEND,1,2,SR ! Insert ashort-radius bend between elements 1 and 2MITER,2,3,LR,2 ! Insert atwo-piece miter between elements 2 and 3/PNUM,DEFA/PNUM,NODE,1! Zoom in on miterbend to identify nodes for spring hangers/ZOOM, 1, 242.93 , 206.62 , -39.059 , 26.866 PSPRNG,14,TRAN,1e4,0+12 ! Insert Y-direction spring at node 14PSPRNG,16,TRAN,1e4,0+12 ! Insert Y-direction spr