西南石油大学现代CAE作业6

1、.word格式, 现代CAE技术作业 专业.专注 作业一 3D实体结构有限元力学分析 结构尺寸仲位mm）见图，轴承套受压力10MPa,底板底面固定不动。材料1: E=2.0e5MPa,u=0.3， S s=325MPa ;材料 2:E=2.5e5MPa,u=0.28, S s=650MPa ;材料 3: E=1.8e5MPa,u=0.25 ,Ss=250MPa。 作业二井眼稳定性与井筒压力 地层岩石弹性模量6.54 x 10MPa ,泊松 比：0.22，内聚力：18MPa，内摩擦角： 28 。地应力 ri=50MPa，二 2=（10 50） MPa , 井筒内压p=（040） MPa ,井眼直

2、径 220mm ,取井眼周围约15倍井眼直径范围进 行分析（即取3.0m）,用弹性和弹塑性有限元分 析井眼径向位移变化、井壁周围的应力变化和 井眼稳定性讨论。 要求： 1. 用APDL编程序。 2. 结果要求Word文件分析报告。 3. 报告中曲线用Excel生成。 APDL程序语言 Fi nish p1=50!MPa RECTNG,0,a,0,b, !/eof /clear p2=10!MPa PCIRC,ro, ,0,360, /SOL /fil name,homework p0=5!MPa ASBA, 1,2 DL,10,SYMM 1 ET,1,PLANE42 LESIZE,10,10,

3、0.2,1 DL,9,SYMM /prep7 MP,Ex,1,ex LESIZE,9,10,0.2,1 SFL,3,PRES,p1 a=1500 !mm MP,PRXY,1,ux LESIZE,5,10,1 SFL,2,PRES,p2 b=1500 !mm TB,DP,1, LESIZE,2,10,1 SFL,5,PRES,p0 ro=110 !mm TBMODIF,1,1,ch LESIZE,3,10,1 solve Ex=6.54e3 !MPa TBMODIF,1,2,a ngle MSHAPE,0,2D ux=0.22 MSHKEY,0 ch=18 !MPa AMESH,3 an gle

4、=28 (1) 当 P1=50MPa , P2、P0 赋初值分别为 10MPa、5MPa 时, 图1.1 Von Mises 应力云图 应力（MPa） 16.412 22.91 2G .57 34.649 40,726 4Eeoe 52.8B7 58.966 6S.O4S 71.124 塑性等效应力 (MPa) ST =3 7 + 683 SNX =71*307 31.633 41,419 45.155 4S.691 吕627 瓯3 63 60.099 3.835 67.571 71.307 匚匚匚 图1.2塑性等效应力云图 由图1.2知，在井壁附近局部区域出现塑性变形，表明在Pi=50Mpa

5、、 P2=10Mpa 、Po=5Mpa应力作用下井壁是不稳定 DHX -1125巴 sm =-ii .ase 位移（mm） -11 2SE -10.007 -B.756 -7.505 -6.254 -S.004 -3.7S3 -Z * S02 -1,251 图1.3井眼径向位移变化云图 图1.3所示上下边界位移最大，为11.258mm。 路径距离（mm -p2=1 -p2=2 p2=3 p2=4 一 p2=5 图1.4 Po=5Mpa时的SEPL曲线 * p2=1 p2=2 p2=3 -a- p2=4 p2=5 路径距离（mr） 图1.4 Po=25Mpa时的SEPL曲线 分析结果表明当两个主

6、应力Pi、P2越接近时，井壁愈稳定，即使没有内压存 在，井眼仍会保持稳定。Pi为50MPa，内压Po取25MPa，当P2为20MPa时井 眼是稳定的，而当P2为10MPa时会在井眼周围出现不同程度的应力集中，导致 井壁失稳。 因此，井眼失稳主要是由于两个主应力的差异造成的。但也与井眼内液柱产 生的内压有很大关系，内压得存在会消除部分由于地应力的各向异性带来的井 眼 附近的应力集中。 作业三.钢板受力分析 钢板：E=2.1 xiO5MPa; v=0.3 ,材料屈服应力：650MPa ,厚度=25mm ; P=30MPa 1. 求孔眼附近二X的值（用路径曲线分析）,钢板内 Cy、 xy以及Von

7、Mises 的应力场分布，形成Word文件分析报告 2. P约为多少时,钢板开始屈服，钢板內最大Von Mises应力发生在什么位 置？孔眼内壁附件的位移变化以及各 种应力变化等值线云图，形成分析报 要求： 1. 用APDL编程序。 2. 结果要求 Word文件分析报 告。 3. 报告中曲线用Excel生成。 APDL程序语言 Fi nish ET,1,PLANE42 MSHAPE,0,2D /clear MPTEMP, MSHKEY,0 /fil nam,homework2 MPTEMP,1,0 AMESH, 3 a=150 !mm MPDATA,EX,1,ex !/eof b=150 MP

8、DATA,PRXY,1,ux /SOL r=13 RECTNG,O,a,O,b, DL,10, ,SYMM h=25 CYL4, , ,r DL,9, ,SYMM, Ex=2.1e5 !MPa ASBA,1, 2 SFL,2,PRES,p, ux=0.3 LESIZE,10, , ,20,0.2, , , ,1 SOLVE p=30 !MPa LESIZE,5, , ,10, , , , ,1 FINISH /PREP7 LESIZE,9, , ,20,0.2, , , ,1 LESIZE,2, , ,20, , , , ,1 LESIZE,3, , ,20, , , , ,1 ZIDED .

9、242S-DC 云图 图 4.2 Total Stag nation Pressure Vx (in/s) SMW =-.07778 O o 二 o -.0777a .007627 .253033 .41644 .503847 .749254 .gi4g 1.245 1.411 图4.3入口及回流区流速分布图 DXBT 图4.4出口速度分布曲线 (2) 当Re为90; v为50in/s情况下 .word格式, V (in/s) 专业专注 g 吕吕吕. 4吕42 0 .094 12.187 is.aei 24.374 30.460 图4.5 流线向量图 Total Stagnation Pres

10、sure (psi) =-,53OE-a =a153E-03 -.530E-Q4 -.301E-M -.T2BE-05 . 15EE-D 304E-O4I 6.12E-OI 64IE-04 a107E-D3 .130E-03 153E-O3 云图 图 4.6 Total Stagnation Pressure Vx (in/s) 5MW =-17B307 =54 -17 ：3Cr7 -1.275 14.756 22772 30.788 33.304 仏眈 图4.7入口及回流区流速分布图 图4.8出口端速度分布曲线 (3) 增加 30in 管道长度，Re=90 v=50in/s V (in/s)

11、 0 12 192 18.288 24.384 30.48 3E516 42,72 4B.760 亍4.BE4 图4.9流线向量图 5 o o IO Total Stagnation Pressure (psi) SMBT =-fc6*?2E-04 SMX =x131E-03 - 672E-04 u446E-04 一.2L9E-04 635E-06 .2351-04 .462E-04 b689E-04 -916E-M -114E-O3 -137E-03 图 4.10 Total Stagnation Pressure 云图 Vx (in/s) -22.Q41 -吕吕吕二 -54,86 -22呂41 -14.2口