壓力容器管板厚度的優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟

1、壓力容器管板厚度的優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元作業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 年 月 日一、考試題目： 如上圖所示為某廠一臺(tái)氨冷器的結(jié)構(gòu)示意圖，屬于U型管式換熱器，其相關(guān)的參數(shù)如下：設(shè)計(jì)壓力：管程：Pt=（31.4+46×10-1）MPa, 殼程：Ps設(shè)計(jì)溫度：管程：-10300C 殼程：-150C材料：管板：20MnMo鍛件 球形封頭：16MnR許用應(yīng)力Sm：管板：196MPa 球形封頭：147MPa材料的彈性模量Sm：E=2.0*105MPa 泊松比：v材料密度：=7.8t / m3其截面尺寸必須滿足如下限制條件：790mmb（ 820+46×10）mm, 340mmh（39

2、0+46×10）mm。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)管板的厚度h和管板的外半徑b,在滿足給定的強(qiáng)度要求下使得管板的重量最小。(系數(shù)K=學(xué)號(hào)最后兩位數(shù)（如：2013*46），那么K=46)要求：寫出操作步驟和命令流，定義工作文件名和工作標(biāo)題為你的姓名拼音+學(xué)號(hào),A4紙雙面打?。ǚ饷骓?yè)不雙面打印），圖的底色為白色，不能為黑色，命令流分兩欄打印。GUI操作 參考ANSYS工程應(yīng)用實(shí)例解析龔曙光P263-P277注：P266的（3）建立幾何模型的7）不做；P268的（4）劃分有線單元網(wǎng)格的15）不做；P269的（5）施加載荷并求解的1）“L20”改為“L21”；P269的（5）施加載荷并求解的2）“1375”節(jié)點(diǎn)等

3、同于“12”關(guān)鍵點(diǎn)；P270的（5）施加載荷并求解的3）要注意選擇倒角線等；P270的（6）進(jìn)入后處理器計(jì)算單元總體積5）中“1834”“2324”節(jié)點(diǎn)等同于關(guān)鍵點(diǎn)“1”“4”；命令流方式（注，需要參照書本做一遍，根據(jù)保存數(shù)據(jù)得到，使用命令流才有效，否則效果不對(duì)，如果出現(xiàn)效果不對(duì)，要關(guān)閉軟件再試一次命令流）（1） 定義工件文件名及工作標(biāo)題（2） 定義材料屬性及單元類型1） 定義材料屬性及單元類型如圖2-1如圖1-12） 設(shè)置當(dāng)量材料的屬性類同于圖2-13） 定義第一個(gè)單元類型如圖2-2如圖1-24） 定義第二個(gè)單元類型類同于如圖1-25） 輸入設(shè)計(jì)參數(shù)如圖2-3 如圖2-3（3） 建立幾何模型

4、1） 生成矩形面積如圖3-1如圖3-12)生成環(huán)形面 如圖32如圖323)面相加操作進(jìn)行Booleans運(yùn)算 選擇PICK ALL4）倒角操作如圖3-3如圖3-35） 由倒角圍城一個(gè)面積如圖3-4如圖3-46） 面相加進(jìn)行Booleans運(yùn)算 選擇PICK ALL生成結(jié)果如35保存文件File >save as （4） 劃分有限元網(wǎng)格1） 顯示工作平面2） 移動(dòng)工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)3） 顯示移動(dòng)工作平面工具條4） 旋轉(zhuǎn)工作平面5） 分開面6） 移動(dòng)工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)7） 分開面8） 移動(dòng)工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)9） 旋轉(zhuǎn)工作平面10） 分開面11） 移動(dòng)工作平面到指定位置12） 旋轉(zhuǎn)工作平面13） 疊

5、分面14） 顯示15） 連線進(jìn)行布爾相加選擇線L7，L23 如圖41圖4116） 顯示劃分網(wǎng)格工具條17） 設(shè)置拾取線上網(wǎng)格的劃分?jǐn)?shù)拾取編號(hào)L10，9，15，20，13 NDIV=6,如圖42同理拾取編號(hào)L6，8，3 NDIV=3；L21,22,7 NDIV=4圖4218） 設(shè)置單元尺寸大小19） 劃分第二區(qū)的網(wǎng)格20） 設(shè)置網(wǎng)格的屬性21） 劃分自由網(wǎng)格22） 設(shè)置網(wǎng)格的屬性23） 劃分第一區(qū)的網(wǎng)格24） 保存網(wǎng)格劃分的結(jié)果（5） 施加載荷并求解1） 在線上施加邊界約束約束下1,10,21 如圖51圖512） 在節(jié)點(diǎn)上施加邊界約束選中關(guān)鍵點(diǎn)12如圖52 圖523） 施加面載荷選取L16,8，

6、3，14，11 如圖53 圖534） 運(yùn)算求解5） 保存結(jié)果（6） 進(jìn)入后處理計(jì)算單元總體積1） 定義單元表格2） 計(jì)算單元體積的總和3） 取出體積的值4） 計(jì)算初始重量5） 定義路徑選取關(guān)鍵點(diǎn)1和4 如圖61 圖616） 映射數(shù)據(jù)到路徑上7） 得到路徑上最大的VON MISES8） 生成優(yōu)化文件（7） 進(jìn)入優(yōu)化處理器并指定分析文件1） 指定分析文件2） 指定設(shè)計(jì)變量3） 設(shè)置狀態(tài)變量4） 保存優(yōu)化數(shù)據(jù)5） 設(shè)置目標(biāo)函數(shù)6） 指定優(yōu)化方法7） 運(yùn)行優(yōu)化8） 指定優(yōu)化方法9） 運(yùn)行優(yōu)化10） 保存優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果（8） 查看優(yōu)化結(jié)果1） 查看最佳設(shè)計(jì)序列如圖81圖812） 列出所有序列的結(jié)果如圖82

7、圖823） 顯示目標(biāo)函數(shù)的變化規(guī)律如圖83 圖83命令流（左右分欄）如下：/TITLE,xianghui46 /PREP7 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,2e5MPDATA,PRXY,1,0.3 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,2,1.08e5 ET,1,PLANE82KEYOPT,1,3,1KEYOPT,1,5,0KEYOPT,1,6,0ET,2,PLANE2 KEYOPT,2,3,1KEYOPT,2,5,0KEYOPT,2,6,0*SET,B,0.820+0.46 *SET,H,0.390+0.46 *SET,SR,0.700 *S

8、ET,h1,0.050 *SET,DENS,7.8 RECTNG,0,B,0,H, RECTNG,SR,B,H,H+H1, CYL4,0,H+H1,SR,0,B,90 FLST,2,3,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-3 AADD,P51X LFILLT,8,14,0.010, ,FLST,2,3,4 FITEM,2,6 FITEM,2,5 FITEM,2,3 AL,P51X FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,4 AADD,P51X KPLOT KWPAVE, 6 wprot,0,90 APLOT ASBW, 2 KWPAVE, 7

9、 ASBW, 1 KWPAVE, 9 wprot,0,0,90ASBW, 3 FLST,2,1,8 FITEM,2,0,0.31,0WPAVE,P51X wprot,0,0,-90 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,5 ASBW,P51X LPLOT WPSTYLE,0FLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,7 FITEM,2,23 LCOMB,P51X, ,0 FLST,5,5,4,ORDE,5 FITEM,5,5 FITEM,5,9 FITEM,5,-10 FITEM,5,13 FITEM,5,20 CM,_Y,LINE LSEL, , ,

10、 ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y LESIZE,_Y1, , ,6, , , , ,1 FLST,5,3,4,ORDE,3 FITEM,5,3 FITEM,5,6 FITEM,5,8 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,1 FLST,5,3,4,ORDE,3 FITEM,5,7 FITEM,5,21 FITEM,5,-22 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y LESIZE,_Y1, , ,4, , , ,

11、 ,1 ESIZE,0.02,0, APLOT MSHAPE,0,2D MSHKEY,1APLOT FLST,5,3,5,ORDE,3 FITEM,5,2 FITEM,5,4 FITEM,5,7 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y TYPE, 2 MAT, 1REAL, ESYS, 0 SECNUM, APLOT MSHKEY,0CM,_Y,AREA ASEL, , , , 8 CM,_Y1,AREA CH

12、KMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 TYPE, 1 MAT, 2REAL, ESYS, 0 SECNUM, MSHKEY,1FLST,5,2,5,ORDE,2 FITEM,5,3 FITEM,5,6 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 LPLOT /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1/P

13、NUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0/REPLOT FINISH /SOLFLST,2,3,4,ORDE,3 FITEM,2,1 FITEM,2,10 FITEM,2,21 /GO DL,P51X, ,UX, /PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0/REPLOT FLST,2,1,3,ORDE,1 FI

14、TEM,2,12 /GO DK,P51X, , , ,0,UY, , , , , , FLST,2,5,4,ORDE,5 FITEM,2,3 FITEM,2,8 FITEM,2,11 FITEM,2,14 FITEM,2,16 /GO SFL,P51X,PRES,36, /STATUS,SOLUSOLVE /POST1 AVPRIN,0, , ETABLE,EVOL,VOLU, SSUM*GET,VTOT,SSUM, ,ITEM,EVOL *SET,WT,DENS*VTOT FLST,2,2,1 FITEM,2,2871FITEM,2,2103PATH,AC,2,30,20,PPATH,P51

15、X,1PATH,STAT AVPRIN,0, , PDEF,MISES,S,EQV,AVG/PBC,PATH, ,0 *GET,VON_MISE,PATH, ,MAX,MISES ! LGWRITE,'46tube_she','lgw','D:yaoyuanbizhidihehe',COMMENT FINISH /OPTOPANL,'46tube_she','lgw','D:yaoyuanbizhidihehe'OPVAR,B,DV,0.79,1.28, , OPVAR,H,DV,0.34,0.85

16、, , OPVAR,VON_MISE,SV, ,294, , OPSAVE,'46tube_she','opt',' 'OPVAR,WT,OBJ, , ,0.1, OPTYPE,RUN OPEXE ! OPTIMIZATION LOOPING HAS CLEARED THE INTERNAL LOG KEYW,BETA,0 OPTYPE,FIRS OPFRST,10, , , OPEXE ! OPTIMIZATION LOOPING HAS CLEARED THE INTERNAL LOG KEYW,BETA,0 SAVE,'46tubesheet_opt_resut','db','D:yaoyuanbizhidihehe' GPLOT /OPTOPLIST,4, ,0OPLIST,ALL, ,0 /AXLAB,X,iteration number /AXLAB,Y,structural weight /GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON /GROPT