手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
ANSYS軟件是應用廣泛的有限元分析軟件，其功能強大、通用性強、界面友好。同時，ANSYS軟件也因其復雜的操作分析步驟對工程技術人員提出了很高的要求。由于工程技術人員所研究的對象具有一定的專一性，所以有必要利用ANSYS的二次開發語言開發出專用的模塊，提高現場工作的效率。在海洋管道的安裝過程中，立管提吊是其中的重要環節，其形式有多種，主要包括立管提吊、膨脹彎提吊、立管加膨脹彎的提吊。為了保證提吊過程管道的安全，有時需要在立管或者膨脹彎上設置臨時支撐，還有管道單層、雙層、三層的區分，因此，立管的形式復雜多變，建立統一的有限元模型非常困難，ANSYS的二次開發功能很好地解決了這一難題。在ANSYS的操作平臺下，利用ANSYS提供的二次開發語言UIDL和APDL，針對工程實際情況，編寫了立管提吊的強度分析程序。該程序根據用戶輸入的立管參數，能夠快速準確地建立立管提吊的各種有限元模型，確定邊界條件，在重力作用下對立管有限元模型進行求解，得到分析結果，為該施工方案是否可行提供判斷依據。使用人員利用該程序可以極大地縮短建模時間，提高工作效率，為工程的順利進行提供技術支持。
ANSYS軟件為用戶設計界面提供了專門的設計語言UIDL(User Interface Design Language)。UIDL是使用APDL語言編寫和改造ANSYS圖形界面的專用設計語言，主要完成以下3種圖形界面的設計：主菜單系統及菜單項、對話框和拾取對話框、幫助系統。通過UIDL，用戶可以在擴充ANSYS功能的同時建立起對應的圖形驅動界面，如在主菜單的某位置增加菜單項，設計對應的對話框、拾取對話框，實現參數的輸入和其他程序運行的控制。用UIDL語言編寫的文件稱為控制文件，必須以“.GRN”為擴展名。在ANSYS中，所有的菜單和對話框都是由控制文件來建立的，這些控制文件是ANSYS安裝目錄下的UIDL文件夾中的UIMENU.GRN，UIMENUI.GRN和UIMENU2.GRN文件。下面以立管提吊的二次開發程序為例簡要介紹以上文件的編制過程。
ANSYS中各級主菜單通過控制文件UIMENU.GRN文件來建立。一個完整的控制文件由控制文件頭和一系列的結構塊來構成，ANSYS界面中的控制文件頭如下：添加以上文字后，在ANSYS界面中顯示的菜單如圖所示，其中的LIFTING菜單就是新添加的菜單。ANSYS的標準對話框和拾取對話框是通過控制文件UIMENUI.GRN和UIMENU2.GRN來編制的，這2個控制文件的作用是相同的。選擇其中的1個控制文件，在任意連續的‘:!”和‘:N”之間添加如下文字：運行ANSYS后，點擊Lifting菜單會彈出如圖所示的對話框。經實踐證明，在UIDL中可以實現APDL中的選擇語句，其用法和APDL中的用法是相同的。比如在圖中的對話框輸入3，則彈出如下的對話框。
采用ANSYS提供的APDL語言編寫命令流，從而實現參數化有限元分析的全過程，極大地提高分析效率，減小分析成本。在程序中，將全部有限元分析過程用APDL寫進Lifting.mae宏文件，并將該宏文件存放在ANSYS安裝目錄下的APDL文件夾中，在UIDL中，用Get命令實現變量賦值，用Cal命令調用宏文件，宏文件中的變量和控制文件的變量保持一致，有利于參數的傳遞。利用APDL參數化建立立管提吊的流程。
由于立管提吊系統是由吊繩、吊鉤、立管及其加強構件組成，加之立管提吊系統主要受重力作用，其他力(如風力、波浪力、海流力等)均忽略不計，所以立管提吊強度分析是僅在重力作用下對立管提吊系統所做的靜力分析。根據有限元分析的特點，對立管提吊系統需要進行簡化處理，建立力學模型。簡化處理如下：立管和吊繩均簡化成線，吊鉤簡化成點(固定吊點)，簡化的力學模型如圖所示。因此，力學模型是由立管系統的立管與膨脹彎、吊繩、固定吊點組成的超靜定結構。結合ANSYS提供的有限元單元類型，立管、膨脹彎、斜撐等由管單元PIPE59或者PIPE16來模擬，吊繩選擇LINK10桿單元來模擬，法蘭采用質量單元立管在提吊過程中沒有邊界條件的約束，只在吊鉤處有位移的約束，因此有限元模型的邊界條件只在固定吊點處進行X，Y，Z3個方向的位移約束。由于立管和吊繩系統起吊后不存在邊界約束，這樣會導致管道邊界處剛度為零，在ANSYS程序中默認為1個接近于零的數，這樣會導致整體剛度矩陣的奇異性，導致ANSYS計算得到的結果不合理。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.057293.com，轉載請注明出處和相關鏈接！