卧式容器有限元分析的APDL源码（上）

yuun

在上一篇文章发布之后，有不少朋友问结果可靠吗，是怎么做出来的，能否让大家一起验证一下。

长跨距大直径薄壁的卧式容器鞍座设计

所以特意放出源码和释义，大家可以根据源码修改相应的尺寸，做调整。有兴趣的朋友可以复制后运行试试。

1. 定义参数

• 
  
  
  1. FINISH
     
  2. /CLEAR
     
  3. /TITLE,saddle
     
  4. /FILN,test
     
  5. !定义材料参数,单位为国际单位制
     
  6. *AFUN,DEG                                 ! 激活角度单位制
     
  7. !模型参数
     
  8. *SET,DI,4000                             ! 筒体内径
     
  9. *SET,L1,40000                             ! TL-TL
     
  10. *SET,TN,20                             ! 筒体公称厚度
      
  11. *SET,Aa,1000                             ! 鞍座中心至切线的距离
      
  12. *SET,Bb,430                            ! 鞍座宽度
      
  13. *SET,THETA,162                             ! 鞍座包角
      
  14. *SET,C,860                             ! 垫板宽度
      
  15. *SET,TD,20                             ! 垫板厚度
      
  16. *SET,H1,2000                             ! 鞍座高H1
      
  17. *SET,H2,3492                             ! 鞍座高H2
      
  18. *SET,H3,1970                              ! 鞍座H3
      
  19. !材料参数
      
  20. *SET,DENSITY,7850E-12                           ! 材料密度
      
  21. *SET,EXX,2.01E5                           ! 材料弹性模量
      
  22. *SET,PRXY,0.3                             ! 材料泊松比
      
  23. *SET,P1,1.0                              ! 顶部均布内压

  复制代码
  
  

设置参数也可以用等号，比如“L1=40000”，参数的示意图如下：

                               
登录/注册后可看大图

                               
登录/注册后可看大图

2. 建模

思路，先建立筒体封头和垫板，再建立鞍座的长方体（由于不研究鞍座本身，只研究鞍座对于设备影响，所以鞍座建成实心的长方块）。进行布尔运算

1. 
   
2. !************************
   
3. !*******前处理***********
   
4. !************************
   
5. /PREP7
   
6. !定义单元及材料属性
   
7. ET,1,SOLID186                               ! 定义186号单元
   
8. MP,EX,1,EXX                               ! 定义弹性模量
   
9. MP,NUXY,1,PRXY                             ! 定义泊松比
   
10. MP,DENS,1,DENSITY                           ! 定义密度
    
11. !创建几何模型
    
12. CYLIND,DI/2,DI/2+TN,0,L1/2,-90,90                 ! 创建筒体
    
13. SPHERE,DI/2+TN,DI/2,-90,90,                     ! 创建封头
    
14. VSBW,ALL                                 ! 采用工作平面切分体
    
15. VDELE,4, , ,1                             ! 删除多余的体积，得到封头
    
16. CYLIND,DI/2+TN,DI/2+TN+TD,Aa-C/2,Aa+C/2,-90,-90+THETA/2   ! 创建垫板
    
17. WPOFF,0,0,Aa-Bb/2                             ! 将工作平面平移至鞍座角点
    
18. BLC4,0,-DI/2-TN-TD-H1,H3,H2,Bb                   ! 创建鞍座长方体，没建鞍座本身细节
    
19. VPTN,ALL                     ! 体互分
    
20. ALLS                       ! 全选择
    
21. LGLUE,ALL                   ! 粘合各线
    
22. VDELE,5,,,1                   ! 删除多余的体
    
23. CYLIND,0,DI/4,0,-DI*4,-90,90       ! 创建筒体
    
24. VPTN,ALL                     ! 体互分
    
25. VDELE,2,3,1,1                 ! 删除多余体及其附属
    
26. !采用工作平面剖分体，切分体为了划分网格做准备
    
27. WPROT,0,90,0                 ! 旋转工作平面
    
28. VSEL,S,VOLU,,4,5,1,             ! 选中封头
    
29. VSBW,ALL                     ! 采用工作平面切分封头
    
30. ALLSEL                     ! 全选择
    
31. WPROT,0,-90,0                 ! 旋转工作平面
    
32. KWPAVE,20                   ! 将工作平面定位于关键点20
    
33. VSBW,ALL                     ! 采用工作平面切分体
    
34. KWPAVE,22                   ! 将工作平面定位于关键点22
    
35. VSBW,ALL                     ! 采用工作平面切分体
    
36. KWPAVE,27                   ! 将工作平面定位于关键点27
    
37. VSBW,ALL                     ! 采用工作平面切分体
    
38. KWPAVE,31                   ! 将工作平面定位于关键点31
    
39. VSBW,ALL                     ! 采用工作平面切分体
    
40. WPROT,0,0,90                 ! 旋转工作平面
    
41. KWPAVE,43                   ! 将工作平面定位于关键点43
    
42. VSBW,9                     ! 采用工作平面切分支撑部
    
43. VGLUE,ALL                   ! 粘接体
    
44. !创建组件,方便选择
    
45. VSEL,S,VOLU,,14,17,3
    
46. VSEL,A,VOLU,,6,16,10
    
47. CM,INTANK,VOLU                 ! 创建连接处桶体内壁组件
    
48. VSEL,S,VOLU,,13,15,2
    
49. CM,BACKSTOP,VOLU               ! 创建鞍座组件
    
50. VSEL,S,VOLU,,5,7,2
    
51. VSEL,A,VOLU,,10,12,2
    
52. CM,GASKET,VOLU                 ! 创建垫板组件
    
53. VSEL,S,VOLU,,1,2,1
    
54. VSEL,A,VOLU,,3,8,5
    
55. CM,CLOSE,VOLU                 ! 创建封头组件
    
56. VSEL,S,VOLU,,4,11,7
    
57. CM,TANK,VOLU                 ! 创建压力容器筒体组件

复制代码

• 
  

                               
登录/注册后可看大图

3.划分网格

用ESIZE控制网格大小划分网格。划分完网格后，1/4模型通过镜像获得1/2的模型。

• 1. !划分网格
     
  2. ALLSEL                     ! 全选择
     
  3. CMSEL,S,INTANK                 ! 选中连接处桶体内壁组件
     
  4. ESIZE,60                   ! 设定单元大小
     
  5. VSWEEP,ALL                   ! 映射网格划分
     
  6. CMSEL,S,GASKET                 ! 选中垫板组件
     
  7. ESIZE,60                   ! 设定单元大小
     
  8. VSWEEP,ALL                   ! 映射网格划分
     
  9. CMSEL,S,BACKSTOP               ! 选中鞍座组件
     
  10. ESIZE,200                   ! 设定单元大小
      
  11. VSWEEP,ALL                   ! 映射网格划分
      
  12. CMSEL,S,TANK                 ! 选中压力容器桶体组件
      
  13. ESIZE,200                   ! 设定单元大小
      
  14. VSWEEP,ALL                   ! 映射网格划分
      
  15. 
      
  16. ESIZE,200                   ! 设定单元大小
      
  17. CMSEL,S,CLOSE                 ! 选中封头组件
      
  18. VSWEEP,ALL                   ! 映射网格划分
      
  19. 
      
  20. ALLSEL                     ! 全选择
      
  21. WPCSYS,-1,0                   ! 转换到原始坐标系
      
  22. LOCAL,11,0,0,0,L1/2,             ! 创建局部坐标系
      
  23. CSYS,11                     ! 激活局部坐标系
      
  24. VSYMM,Z,ALL, , , ,0,0           ! 镜像
      
  25. NUMMRG,ALL                   ! 合并
      
  26. NUMCMP,ALL                   ! 压缩
      
  27. FINISH

  复制代码
  
  

                               
登录/注册后可看大图

4. 施加载荷

• 1. 
     
  2. !************************
     
  3. !*******加载与求解*******
     
  4. !************************
     
  5. /SOLU
     
  6. CSYS,0                     ! 激活笛卡尔坐标系   
     
  7. ALLSEL
     
  8. ACEL,0,9800,0,                 ! 施加重力加速度
     
  9. den=1000       !液体密度
     
  10. pc=den*0.001*10*0.000001  !单位MPa
      
  11. 
      
  12. !*********注意，ANSYS中施加的重力为惯性力，其加速度方向与实际重力相反*************
      
  13. NSEL,S,LOC,Z,0.5*l1,L1
      
  14. NSEL,R,LOC,Y,-DI/2-TN-TD-H1       ! 选中前端鞍座底面
      
  15. D,ALL,ALL                   ! 施加固定约束
      
  16. ALLSEL
      
  17. NSEL,S,LOC,Z,0,0.5*l1
      
  18. NSEL,R,LOC,Y,-DI/2-TN-TD-H1       ! 选中后端鞍座底面
      
  19. D,ALL,UY,0                   ! 固定Y方向约束
      
  20. ALLSEL
      
  21. 
      
  22. 
      
  23. NSEL,S,LOC,X,0                 ! 选中对称面上所有节点
      
  24. DSYM,SYMM,X,                 ! 施加对称位移约束
      
  25. CSYS,0                     ! 激活笛卡尔坐标系      
      
  26. LSEL,S,LOC,Z,0,L1               ! 选中除封头之外的容器桶体及鞍座部分线段
      
  27. CSYS,1                     ! 激活极坐标系
      
  28. LSEL,R,LOC,X,0,DI/2             ! 选中容器桶体内壁线段
      
  29. ASLL,S,1                     ! 选中筒体内壁面
      
  30. ASEL,A,AREA,,10,11,1
      
  31. ASEL,A,AREA,,28,29,1
      
  32. ASEL,A,AREA,,92,118,26
      
  33. ASEL,A,AREA,,83,86,3             ! 选中桶体内壁及封头内表面
      
  34. cm,areain,area
      
  35. 
      
  36. 
      
  37. allsel
      
  38. WPCSYS,-1,0
      
  39. asel,s,,,areain
      
  40. NSLA,S,1                     ! 选中依附于内表面的所有节点,选择1边界
      
  41. CSYS,0                     ! 激活笛卡尔坐标系   
      
  42. Sfgrad,pres,0,y,0.5*DI,-pc  !Z=7000处压力为0,往y负方向每mm增加PC
      
  43. Sf,all,pres,p1
      

  复制代码
  
  
• 
  

• 一侧鞍座底板全约束，另一侧鞍座底板面Uy=0。
• ACEL施加重力加速度。
• 对于内部的表面所有节点，施加压力和液柱静压力。
  施加后的效果如下图：
  
  
  

                               
登录/注册后可看大图

5. 求解和后处理

• 1. ALLSEL                     ! 全选择
     
  2. SOLVE                       ! 求解
     
  3. FINISH
     
  4. !************************
     
  5. !*******后处理***********
     
  6. !************************
     
  7. /POST1
     
  8. !*************容器整体分析******************************
     
  9. PLNSOL,S,EQV,0,1               ! 显示等效应力分布
     
  10. PLNSOL,U,Y,2,1                 ! 显示Y向位移

  复制代码
  
  

显示Y方向位移。

                               
登录/注册后可看大图

结果显示，位移58.4mm。

                               
登录/注册后可看大图

往期精彩：

长跨距大直径薄壁的卧式容器鞍座设计

鞍座3个地脚螺栓？2019—我想和这个世界谈谈~

鞍座底板需要计算吗？

新容器支座之鞍座地脚螺栓拉应力计算

SW6非对称双鞍座的计算

容器支座的设计温度揭秘

容器支座计算软件现状

13210167598

卧式容器有限元分析的APDL源码（上）

280088695

这东西我收了！谢谢楼主！马后炮化工真好！

yinquanyu12010

楼主太厉害了！楼主，I*老*虎*U！我觉得马后炮化工真是个好地方！

sx2001

这种帖子应该多来点，自己刚开始着手学习有限元

paulliu

thanks

ydwb

感谢楼主分享。

wmm598

我看不错噢 谢谢楼主！马后炮化工越来越好！

zhaodanbo