ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计

Design Exploration(设计探索)是ANSYS Workbench中一个产品性能快速优化的工具,它功能强大。方便易用的多目标优化和稳健性设计模块,可以帮助设计人在产品设计和使用之前确定那些不确定因素对产品性能的影响,而且能最大限度地提高产品的性能。

1.问题描述

如图的典型筒体开孔接管模型,筒体的半径R1为1000mm,壁厚T1为20mm,开孔的半径R2为500mm,壁厚T2为20mm,内外侧的过渡圆角N均为25mm,施加内压1MPa。

对以上参数全部参数化,试求各参数与最大等效应力之间的关系。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图1

筒体开孔接管模型

2.载荷约束

取四分之一模型分析,划分全六面体的网格模拟,总共16203个节点、2919个单元,最大偏度为0.58,平均偏度为0.2。

对称面上施加无摩擦约束,为了消除刚体位移,在模型某一节点约束了Y向位移。筒体截面及接管截面上承受均布拉应力的平衡载荷。同时内表面施加1MPa的内压。

得到该模型的最大等效应力值,位于过渡圆角处。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图2

最大等效应力云图

3.参数化设置

接下来把参数全部参数化。输入的参数有P1~P9共9个,除了与模型相关的6个外,还有三个分别为P5内压载荷,以及P3筒体截面平衡载荷和P4接管截面平衡载荷;输出的参数则一个,P6最大等效应力。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图3

参数化列表

值得注意的是截面等效载荷(即P3跟P4)是壁厚T、半径R及内压Pi的函数,需要在Expression中输入公式。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图4

筒体截面平衡载荷P3的参数化设置

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图5

接管截面平衡载荷P4的参数化设置

进入Design of Experiment,设置各个参数的数值范围,P1和P2的范围设置为20~50,P5为1~2,P7为800~12000,P8为300~600,N为15~35。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图6

Design of Experiment界面

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图7

P1参数的数值范围

点击左上角的预览Preview得到设计点,然后Update更新所有的设计点。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图8

预览、更新按钮

进入Response Surface并更新,在Response Points查看感兴趣的参数的响应图、敏感度图及蛛网图。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图9

过渡圆半径与最大等效应力的响应图

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图10

筒体壁厚、接管壁厚与最大等效应力的响应图

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图11

筒体半径、接管半径与最大等效应力的响应图

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图12

筒体半径、筒体壁厚与最大等效应力的响应图

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图13

接管半径、接管半径与最大等效应力的响应图

4.优化设计

进入Optimization,在Table窗口指定优化评定准则,在此限定最大等效应力P6的最大值为300MPa,查看输入参数的最优值。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图14

指定优化评定准则

更新后在Candidate Points得到三个较好的候选设计点如下图所示,可看出当筒体壁厚P1取22.577mm,接管壁厚P2取33.911mm,内压P5取1.2991MPa,筒体半径取834.59mm,接管半径取572.16mm,过渡圆半径取22.665mm时,最大等效应力P6为299.96MPa与目标值300MPa最接近。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图15

候选设计点

同理,可以只设置输入参数P2接管壁厚和P8接管半径参数化,其他输入参数不勾选保持不变,再把优化评定准则设置为P2最小,P8最大,且P6最大值为300MPa,查看该准则下的优化结果。

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图16

Optimization界面

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图17

指定优化评定准则

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的图18

候选设计点

从上图可以,在该优化评定准则下,P2接管壁厚最小为20.698mm时,P8接管半径为472.03mm;P8接管半径最大为538.24mm时,P2接管壁厚为27.823mm;这本身就是矛盾的组合,折中的组合Candidate Point 2为P2接管壁厚为24.343mm,P8接管半径为510.7mm;感兴趣的读者可以添加路径用应力线性化的评定来做优化分析。

算例源文件见付费内容


以下内容为付费内容,请购买后观看
该付费内容为:
包含 1个附件
售价: 1人购买
压力容器分析设计筒体开孔接管结构优化设计Design Xplorer

ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的评论0条

    暂无评论

    ANSYS Workbench筒体开孔接管优化设计的相关案例教程

    过盈配合问题是应力分析中一类常见的问题。在ANSYS Workbench中可以通过多种方法计算过盈配合应力,本文通过一个典型算例,对三种典型计算方法进行分享和讨论,这三种方法依次是:接触界面处理方法、约束方程法、直接接触分析法。 接触界面处理方法 在ANSYS Workbench中,可以利用非线性接触类型的Interface Treatment功能来计算过盈配合应力。下面以一个算例介绍有关的实现方
    Part11. Ansys Mixed Wizard简介 在ANSYS Workbench项目标签页和一个或多个支持脚本功能的目标应用程序中执行; 混合向导在Project标签页和目标应用程序中都提供了仿真向导,支持在目标应用中进行界面交互。 结合了项目向导和目标应用向导的功能,提供全流程的仿真流程的封装与定制。向导可用于启动和控制不同的目标应用程序 向导可能以混合向导(在此过程中使用不同的应用程
    产品概念设计初期,单纯的凭借经验以及想象对零部件进行设计往往是不够的,在适当约束条件下,如果能充分利用“拓扑优化技术”进行分析,并结合丰富的产品设计经验,可以设计出更能满足产品结构技术方案、工艺要求以及更质轻质优的产品。 拓扑优化(topology optimization)是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标,在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法,将区域离散成足够多的子区域,借助F
    1.简介 我们在之前的文章讲解过使用Journal文件进行Fluent自动化设置计算二十五、FLUENT Journal文件的使用,这里介绍另一种更加方便的方式 使用Workbench参数化可以对建模---画网格---计算进行批量的计算,仅需在workbench界面进行参数修改即可,而不需要单独打开SpaceClaim或者mesh或fluent进行重复的设置。 比journal批量设置要方便很多,
    摘 要:在液压阀块设计过程中,如何确定液压阀块内部孔道间的壁厚是一个很关键的问题,壁厚过大则液压阀块整体尺寸偏大,材料浪费且不经济,壁厚过小则存在击穿的风险,存在一定的安全隐患。为得出不同材质的液压阀块在极限压力 42 MPa 的条件下的极限壁厚,针对液压阀块内部进行有限元分析,通过 PROE 三维绘图软件进行三维建模,导入有限元分析软件 ANSYS Workbench 中,通过对液压阀块和内部管
    硕士/工程师
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      0 0
      项目客服
      培训客服
      平台客服
      顶部