基于MSC Apex的电厂框架结构静态仿真

Cruise 2023年5月23日浏览：1475

背景与挑战

在工程中，有限元法（FEM）是用来评估薄壁结构性能的一种常用分析方法，建立薄壁结构的有限元模型涉及到中面模型的抽取和壳单元网格划分。一般来说，创建有限元模型往往需要几个小时至几天，非常耗时。幸运的是，使用MSC Apex软件创建有限元模型，与其他传统的CAE前后处理器相比，可以更快地帮助生成中面模型，除此之外在MSC Apex中还可以进行强度分析。

解决方案

图1为原始模型，有许多部件具有薄壁结构的特征。通过使用MSC Apex的“中间面”功能，可以在几秒钟内创建整个模型的中面模型。此外，在“延伸面”的帮助下，自动缝合边缘。“延伸面”未捕获的少数剩余边可以通过手动拖拽边缘进行连接，最后用壳单元对中面模型进行网格划分。

图 1：左侧: 原始实体模型, 右侧: 中面模型

对于薄壁结构，与实体网格相比，壳网格用更少的单元可以产生更精确的结果。为了显示网格细节，将顶部整个网格模型的右侧的一部分放大显示，如图2所示。

图 2：网格

随后定义材料参数，线性静力分析只需要杨氏模量和泊松比，壁厚可以手动指定，也可以通过识别原始几何模型自动获取。对于本例的边界条件，将十个支柱的底部作为完全固定约束，并考虑电厂冷却水压力，管上内表面施加0.74 MPa的压力，所有边界条件如图3所示。然后运行仿真计算，通过MSC Apex Structures使用基于MSC Nastran技术的集成求解器。