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國內實例操作案例

設計仿真 | MSC Apex壓力容器應力線性化的應用方法

應力線性化是針對壓力容器設計常用的一種技術。在工程領域,應力線性化在分析復雜載荷條件下構件的結構完整性方面起著至關重要的作用。準確的應力線性化對于評估是否符合行業標準(如美國機械工程師協會(ASME)制定的標準)至關重要。為了簡化應力線性化的過程,MSC Apex通過......


應力線性化是針對壓力容器設計常用的一種技術。在工程領域,應力線性化在分析復雜載荷條件下構件的結構完整性方面起著至關重要的作用。準確的應力線性化對于評估是否符合行業標準(如美國機械工程師協會(ASME)制定的標準)至關重要。為了簡化應力線性化的過程,MSC Apex通過自動化的轉換,輸出符合ASME標準的應力線性化結果。

在MSC Apex 2023.3版本中,將Stress Linearization(應力線性化)插件添加到標準用戶自定義面板中,位置如下圖所示:

應力線性化插件位置

MSC Apex的應力線性化插件,基于MSC Nastran H5數據結果,結果文件中必須包含應力張量。在使用過程中,用戶需要定義一個應力分類線(SCL),可輸入兩個端點,或者直接拾取某個曲線,再定義采樣點的數量。另外還需要定義一個應力分類面(SCP)?;谝陨陷斎?,在由SCL和SCP定義的局部坐標系中的采樣點中計算應力分量。通過路徑曲線,應力分量被傳遞到Python腳本中,以計算等效的膜應力和彎曲應力分量,并生成數據及報告。


應力線性化操作方法

下圖中所示的模型為1/4的壓力容器,使用線性六面體單元建模,通過施加對稱邊界條件模擬完整的壓力容器。我們以該模型為例,對MSC Apex中應力線性化的工具進行操作演示。

壓力容器1/4模型

01 基于MSC Apex創建壓力容器模型,或者導入FE模型文件;

02 利用MSC Nastran獲取包含應力張量的數據結果(HDF5格式);

03 利用幾何工具創建一條曲線用于定義應力線性化的路徑,以及創建一個幾何平面用于創建應力分類面;

04 激活應力線性化插件;

05 通過“Import Result File”導入數據結果文件;

06 選擇已有的曲線用于創建應力分類線,通過Add按鈕將其用于創建應力分類面;選取曲線后,自動獲取SCL的兩個端點坐標。

默認應力線性化路徑上的積分點數量為50,最大支持100個積分點。通過Add將應力分類線用于創建應力分類面

07 創建應力分類面:激活應力分類線,選擇已有的平面法線方向來創建應力分類面;

或者通過三個節點定義一個平面,利用該平面的法線方向來創建應力分類面;

08 生成符合ASME標準的應力線性化結果:通過Compute計算等效膜應力和彎曲應力,生成應力線性化結果;

選擇應力線性化結果,生成結果報告。

應力線性化的薄膜應力、彎曲應力及合成應力


總  結

MSC Apex應力線性化工具用戶界面友好,用戶可以輕松定義應力線性化路徑,設置所需要的積分點,獲得符合ASME標準的結果輸出,大大簡化了應力線性化的過程。無論是評估壓力容器、管道還是任何其他部件的結構安全性能,MSC Apex都能幫助工程師做出快速的決策,并確保符合行業標準。

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