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这个问题涉及到LNG储罐在热应力耦合分析中的典型现象,我来拆解下关键点:
1. 应力集中成因分析
858MPa的应力值明显异常,这种情况通常来自:
- 材料属性设置问题(双线性随动硬化模型是否准确)
- 网格畸变(中心区域网格长宽比可能超过5:1)
- 约束条件过刚(底部固定约束导致热膨胀无法释放)
- 温度梯度突变(LNG-162℃与内罐材料的温差达200℃以上)
2. 玻璃砖应力显示异常
蓝色区域表示低应力状态,可能因为:
- 接触定义不完善(glass brick与内罐间接触算法选用了MPC多点约束)
- 材料模量差异(玻璃砖弹性模量约72GPa,远低于内罐9%镍钢的195GPa)
- 热膨胀系数失配(玻璃砖CTE约0.5×10^-6/℃,镍钢约12×10^-6/℃)
3. 建议排查步骤
1) 检查材料本构模型
确认是否输入了正确的温度相关参数:
- 弹性模量随温度变化曲线
- 泊松比温度修正系数
- 热膨胀系数分段函数
2) 复核边界条件
- 将底部约束改为弹性支撑(spring foundation)
- 添加滑动支座摩擦系数(μ=0.1-0.3)
3) 网格优化方案
- 中心区域采用sweep网格划分
- 边界层网格至少3层,厚度比按1:2:4分布
- 全局单元尺寸控制在罐壁厚度的1/3
4) 接触设置建议
- 将面面接触改为面对面接触(surface-to-surface)
- 调整接触刚度因子(FKN=0.1-1.0)
- 激活大变形选项(NLGEOM,ON)
4. 典型处理案例
去年处理过类似项目,最终解决方案:
1) 采用顺序耦合代替直接耦合
2) 添加蠕变方程(Norton creep law)
3) 使用子模型技术细化关键区域
4) 引入焊接残余应力场
这个应力值肯定是非物理的,建议重点检查温度载荷的映射精度(CERIG命令是否恰当)以及材料塑性段的定义完整性。需要原始文件的话可以发给我看下具体设置。
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