【AIFEM案例教程】压力容器强度分析

AIFEM是由天洑自主研发的一款通用的智能结构仿真软件，助力用户解决固体结构相关的静力学、动力学、振动、热力学等实际工程问题，软件提供高效的前后处理工具和高精度的有限元求解器，帮助用户快速、深入地评估结构的力学性能，加速产品的设计迭代。

概 要 

1）案例描述

压力容器为承载一定压力的密闭容器，一旦损坏后果严重。本案例对压力容器承压工况进行分析。

2）几何

某型压力容器下半部分模型如图1-1（a）所示，考虑到对称性，选择取其四分之一模型进行分析，如图1-1（b）。

图1-1 几何模型

3）材料

杨氏模量： 205GPa ，泊松比： 0.28

4）载荷

内表面E压力：8.83MPa，端部表面C压力：-65.896MPa

5）边界条件

面A ：Z轴对称，面B：X轴对称，面D：Uz=0mm

建 模 

1）新建方案

① 启动AIFEM 2023R2；

② 点击创建方案，在新建方案弹窗中，填写文件名《压力容器》，点击保存。

图2-1 AIFEM窗口

图2-2 新建方案

2）几何

① 点击 几何>导入 ，弹出导入几何文件弹窗；

② 在导入几何文件弹窗中 ，选择几何文件Pressurized_container.stp；

③ 选择默认的‘导入为新模型’，将其导入为‘Pressurized_container’，点击导入。

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图2-3 几何导入

3）网格

① 点击有限元模型>四面体网格，弹出四面体网格弹窗；

② 在四面体网格弹窗中，选择整个模型为对象，点击对象右侧的确定；

③ 将全局网格尺寸修改为20mm；

④ 点击局部网格细化右侧+按钮，弹出局部网格细化弹窗。

图2-4  网格尺寸设置

① 在局部网格细化弹窗中，选择模型过渡圆角处为对象（两个对称面各有两个圆角，共4个），点击对象右侧的确定；

② 将局部网格尺寸修改为5mm；

③ 点击确定；

④ 回退至四面体网格弹窗，点击生成。

图2-5  局部网格细化

图2-6 网格生成

4）材料

①  点击有限元模型>材料库。在材料库弹窗中，a.选择系统材料库中steel材料；b.点击’>’将其添加至模型材料库中；点击确定；

②  点击有限元模型>固体属性，在固体属性弹窗中，a.选择整个模型为对象，点击右上角确定；b.选择对应的几何赋予steel材料属性；点击确定。

图2- 7  材料赋予

分 析 

1）分析步

点击有限元分析>新增分析，创建一个‘结构分析’ ，选择子分析步为静力，点击确定。

图3-1 分析步创建

2）边界条件

① 点击有限元分析>位移/旋转，可弹出位移/旋转弹窗；

② 在位移/旋转弹窗中，a.选择面D为对象，点击右上确定; b.指定位移Uy=0mm。点击确定。

图3-2 边界条件设置

3）载荷

① 点击有限元分析>对称/固定，即可打开对称/固定弹窗；

② 在第1个对称/固定弹窗中，a.选择对象为面A；b.选择关于Z轴对称。勾选继续新增，点击确定；

③ 在第2个对称/固定弹窗中，a.选择对象为面B；b.选择关于X轴对称。反勾选继续 新增，点击确定。

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图3-3 载荷设置

① 点击有限元分析>对称/固定，即可打开对称/固定弹窗；

② 在第1个对称/固定弹窗中，a.选择对象为面A；b.选择关于Z轴对称。勾选继续新增，点击确定。

③  在第2个对称/固定弹窗中，a.选择对象为面B；b.选择关于X轴对称。反勾选继续 新增，点击确定 。

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图3- 4  载荷设置

4）求解

① 点击有限元分析>求解，出现求解弹窗；

② 在求解弹窗中，定义输出名称及求解模型，点击求解提交计算。

图3-4 求解

后处理

1）云图查看

① 求解完成后，软件自动导入结果；

②  a.在视口区左侧选择S及其下Mises；b.视口区下侧选择相应帧，c.默认变形系数，进行应力云图查看；

③ a.在视口区左侧选择U及其下Magnitude；b.视口区下侧选择相应帧，c.默认变形系数，进行位移云图查看。

图4-1  应力云图

图4-2  位移云图

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