当我们使用solidworks做有限元分析时会遇到一个经典问题——分析大型石油储罐的强度及安全系数是否符合设计要求。这个问题属于流体的静压载荷分析,在思路上没什么特别需要注意的,唯一的难点就在于流体的静压载荷如何施加。

我们知道,在储罐中流体对储罐的压力随着流体深度的增加储罐侧壁受到的压力越大,储罐侧壁受到的压力是一个规律变化的非均布载荷。

下面,猫亮设计来介绍一下对这类问题如何施加流体的静压载荷。

模型准备

首先建立以下多实体模型,在平板上方创建一个圆柱形杯体;在杯口部位先创建一个基准点,然后使用这个基准点创建一个坐标系。

流体静压载荷施加

有限元分析

按照有限元分析的常规步骤进行:

1、定义材料:合金钢

2、定义接触关系:采用零部件交互的方式选择两个实体,将两个零件之间的接触关系定义为相触,并给定任意一个摩擦系数。

3、夹具添加:使用固定的方式对平板底面添加一个固定载荷。

流体静压载荷施加

4.载荷添加:

1)、选择载荷添加的对象。

2)、液体压强的公式为:P=ρ*g*h(ρ:表示液体的密度,g:表示的是重力加速度,h:表示的是液体的深度)。在使用的时候我们要注意单位制的统一,比如前面的压强值我们设置为1Pa,那么在编辑方程式的时候就要将方程式的单位统一一下,否则会施加一个错误的载荷。

流体静压载荷施加

根据上图中的单位,我们将方程式写成1000*9.8*"y",在输入方程式的时候需要将输入法切换到英文。

流体静压载荷施加

5.计算结果:完成计算后,分别查看应力及位移结果,应力结果显示随着深度的增加,杯体的应力也随之增加。

流体静压载荷施加

位移结果显示随着深度的增加,杯体下部变形越大,原因是深度越深,流体对杯体侧面的压力就越大。

流体静压载荷施加

总结:

1、在solidworks中加载非均匀分布的载荷需要提前建立一个坐标系,这个坐标系是施加非均匀分布载荷的参考点。

2、方程式中P(X,Y,Z)=P*F(X,Y,Z)中的P为基础压力,这个基础压力没有什么意义,只是做为方程式中的一个倍数来使用。