受内压作用的球体的有限元建模与分析

1、承受内压:1.0e8 Pa受内压作用的球体的有限元建模与分析班级 船海1301姓名禹宗昕完成时间2016年4月22日一、问题描述本报告采用有限元方法对受内压球体的变形和应力分析，并将计算结果拓展到半球和整个球。分析模型如图1所示R1=0.3R2=0.5图1受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）材料的弹性模量为2.1 1011Pa，泊松比为0.3、受内压作用的球体的有限元解单兀类型：Solid Quad 4node 42单元个数：200节点个数：11*21=231边界条件：模型水平边施加 y方向约束，竖直边设置为对称轴载荷：內弧施加径向分布载荷100e6分析类型：static1.不同单元类型(仅

2、改变单元类型)(1)有限元模型1ELEMENTSELEM NUMYZ XANSYSKlj.OAPR 19 201619:29:24(2)变形云图单元位移NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UX (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =.689E-04SMX =.137E-03ANSYSNis.aAPR 19 201619:53:09.689E-04.840E-04.991E-04.114E-03.129E-03.765E-04.915E-04.107E-03.122E-03.137E-031NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIM

3、E=1UY (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =-.195E-06SMX =.312E-06MNYZ X-.195E-06-.827E-07.299E-07.143E-06-.139E-06-.264E-07.863E-07ANSYSH15.0APR 25 201608:10:16.255E-06.199E-06.312E-06(a) UXmax =0.137e-3(b) UYmax=0.312e-6应力1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SX (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =-.936E+08SMX =-62007

4、8MX-.833E+08-.730E+08-.626E+08-.523E+08-.420E+08-.316E+08ANSYSwi5.ajAPR 19 201619:52:23NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SY (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =.407E+08SMX =.950E+08MN.407E+08.528E+08.648E+08.769E+08.467E+08.588E+08.708E+08.829E+08-.213E+08-620078SXmax=-620078SY max=0.95e+08ANSYSnis.aAPR 19 2

5、01619:52:40.889E+08.950E+08NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SZ (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =.409E+08SMX =.937E+08.526E+08.643E+08.761E+08.467E+08.585E+08.702E+08.819E+08ANSYSRis.aAPR 19 201619:52:541NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.137E-03SMN =.415E+08SMX =.188E+09ANSYSH15.Q.409E+08.87

6、8E+08.937E+08SZmax=-0.937e-8(2) 3D拓展NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1ANSYSRis.a1ILAPR 19 201619:56:04/EXPANDEDSX (AVG) RSYS=2DMX137E-03MXSMN =-.936E+08SMX =-620078MN-.936E+08-.730E+08-.523E+08-.316E+08-.110E+08-.833E+08-.626E+08-.420E+08-.213E+08-620078半球Bi一 -.740E+08.106E+09.139E+09.577E+08.902E+08.

7、123E+09SVmax =0.188e+091NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1/EXPANDEDSZ (AVG)RSYS=2DMX =.137E-03SMN =.409E+08SMX =.937E+08.409E+08.526E+08.643E+08.467E+08.585E+08MNAPR 19 201619:54:18.171E+09.155E+09.188E+09His.aAPR 25 201607:39:26MN.761E+08.878E+08.702E+08.819E+08.937E+08全球三、总结刚开始跟着 word 一步一步操作时，只意识到了中间涉及到的坐标系转换， 并没有意识到转换的作用，导致第一次做出来的图其实还是直角坐标系图，应力 和应变都不是层状分布。其实 word 上建模时两步坐标系转换，只是为了先在球 坐标系下画出弧线， 再转变回来操作。 然而这一步完全可以在直角坐标系下实现， 比如画圆，画弧，这样就省去了不必要的转换。然而不能省略的是最后查看计算 结果时，要在球坐标系下查看，这样看到的才是层状分布的应力应变。需要注意 的是，建模的坐标系和最后查看的坐标系并不是同一个坐标系。在完成二维计算后，还可以将计算结果拓展到三维，得出半