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案例來源:余偉煒和高炳軍老師的著作《ANSYS在機械與化工裝備中的應用》是ANSYS經典界面在壓力容器行業應用的經典教材。近些年,Workbench界面已經成為主流,ANSYS經典界面式微,可以說已經過時。但該書的行業知識并不過時,因此采用Workbench界面復現書中的案例,頗具價值!
問題描述
某臺臥式固定管板換熱器,殼程金屬設計溫度下的設計應力強度Sm=183MPa,管程金屬設計溫度下的設計應力強度Sm=118MPa,殼程設計壓力為0.58MPa,管程設計壓力為2.0MPa,殼程操作溫度為140.5℃,管程操作溫度為250℃。其他參數如下:
1、幾何模型
幾何模型如下圖所示,實體模型:
2、材料參數
材料參數如下圖所示,線彈性分析:
3、網格模型
網格模型如下圖所示,網格均勻整齊,符合壓力容器行業的網格習慣:
4、邊界條件
邊界條件如下圖所示,包含內壓,對稱條件等:
5、分析結果
應力強度如下圖所示:
線性化應力如下圖所示:
6、思考與展望
采用實體模型時,由于換熱管的長度大數量多壁厚薄,劃分網格是個難點。由于網格規模的限制,厚度方向上很難劃為1層以上的單元,并且管長方向上,單元長寬比往往很大(建議不要超過20)。
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