pipe 17.docx
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pipe17
PIPE17
弹性T形管单元
MPMEST<><>PR<><><>PPED
PIPE17单元描述
PIPE17是由三个单轴弹性管（PIPE16）按照T型组成的单元，包含张力压缩、扭转、弯曲能力。
该单元每个节点有6个自由度:
节点X、Y、Z方向的平移和绕X、Y、Z轴的转角。
存在包括关于T型接头的弹性，应力强度系数、力的输出等选项。
该单元可解决绝缘、包含流体和腐蚀余度的问题。
关于该单元更详细信息请参看ANSYS,Inc.TheoryReference中的PIPE17。
I和J等术语用于描述该单元的每个分支。
例如,I-J对应分支1,J-K对应分支2,andJ-L对应分支3.
Figure 17.1 PIPE17几何形状
PIPE17输入数据
该单元几何形状，节点位置，坐标系如图Figure17.1:
"PIPE17Geometry"。
输入数据包括：
4个节点，分支外直径，壁厚，材料号，挠曲系数，应力强度系数，内流体密度，外绝缘层密度和厚度，腐蚀厚度余度，为各向同性材料。
材料号实常数，如果输入，将会取代使用命令赋予的单元材料号，默认为单元材料号。
如果只输入3个节点，单元退化到两个分支。
2个节点，单元退化到1个分支。
如果其他两个分支的实常数（除了DFL,DIN,andTKIN）没有输入的话，数值默认为和第一个分支相同。
该单元的弯曲刚化除了有挠曲系数修正外，和BEAM4类似。
每个分支有其自己的单元坐标系，原点在每个分支的第一节点，X轴沿每个分支的走向。
每个分支的Y轴平行于全局X-Y平面（见Figure17.1:
"PIPE17Geometry"）。
当分支的Y轴和全局的Y轴平行时，分支和全局Z轴平行（或者有0.01%的偏移）。
沿管圆周方向的起始输入和输出位置指定为0°，沿分支的Y轴，相似的，90°沿分支的Z轴。
挠曲系数（FLEX）被分成有效转动惯量，用来产生一个修正的用于刚性计算的转动惯量。
FLEX默认为1.0，但可以被输入为任何正值。
内流体和外绝缘层常数只用来决定这些部分的附加质量效应。
单元载荷在NodeandElementLoads中描述。
压力可以作为面载荷可以加载在如图Figure17.1:
"PIPE17Geometry"带圈标号所示的面上。
内压（PINT）和外压（POUT）均以正数输入。
横向压力（PX,PY,andPZ）可以用来表现风载或阻力载荷（管的单位长度），按照全局笛卡儿坐标系方向定义。
正横向压力沿坐标轴正方向。
压力必须是定值，变化的压力之不会被认出。
详细信息参看ANSYS,Inc.TheoryReference的PIPE17。
温度可以作为体载荷在节点处输入。
可以为每个分支的内外层指定温度。
假设温度沿每个分支是不变的。
分支1的温度1为（TOUT1），默认为TUNIF。
如果除了第一个分支外其他分支的温度都没有指定，则默认为和第一个分支相同。
如果分支1的温度都输入了，而其它分支的都没有输入，则其它分支默认为与其相对应的分支1的温度。
对于其它输入形式，未指定的温度都默认为TUNIF。
使用BETAD命令来设置全局阻尼。
如果DAMP已经为单元材料号定义（使用MAT命令赋值），MP命令用来代替BETAD命令赋的值。
相似的，使用命令来设置全局参考温度值。
如果REFT已经为单元材料号定义，MP命令用来代替TREF命令赋的值。
但当为每个分支定义REFT，MP命令用来全局或单元值。
关于应力强度系数的KEYOPT
（2）选项，在"PIPE16InputData"中讨论。
单元输入摘要在"PIPE17InputSummary"中给出。
关于单元输出的一般说明请参看ElementInput。
PIPE17输入摘要
节点
3个分支时：
I,J,K,L（I-J,J-K,J-L）,或
2个分支时：
I,J,K（I-J,J-K）,或
1个分支时：
I,J（I-J）
自由度
UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ
实常数
OD1,TK1,MAT1,FLEX1,SIF1I,SIF1J,
OD2,TK2,MAT2,FLEX2,SIF2J,SIF2K,
OD3,TK3,MAT3,FLEX3,SIF3J,SIF3L,
DFL1,DIN1,TKIN1,DFL2,DIN2,TKIN2,
DFL3,DIN3,TKIN3,TKCORR
关于实常数的描述请参看Table17.1:
"PIPE17RealConstants"
材料特性
EX,ALPX（orCTEXorTHSX）,PRXY（orNUXY）,DENS,GXY,DAMP
REFT
为元素提供DAMP和REFT特性（用MAT命令赋予材料特性）。
也可以为每个分支赋予REFT。
更详细信息参看"PIPE17InputData"。
面载荷
压力 --
1-PINT,2-PX,3-PY,4-PZ,5-POUT
体载荷
温度 --
TOUT1,TIN1,TOUT2,TIN2,TOUT3,TIN3（outerandinnerforeachbranch）
特殊特性
应力刚化
大挠度
生死单元
KEYOPT
（2）
应力强度系数:
0 --
从SIF实常数得到的应力强度系数
1 --
在每个分支第一个节点处计算的T型管应力强度系数
2 --
在每个分支第二个节点处计算的T型管应力强度系数
3 --
在每个分支由全部节点计算的T型管应力强度系数
KEYOPT（6）
力和力矩的输出:
0 --
力和力矩均不输出
2 --
在单元坐标系下输出力和力矩
Table 17.1 PIPE17实常数
序号
名称
描述
1
OD1
分支1外直径
2
TK1
分支1壁厚
3
MAT1
分支1材料号
4
FLEX1
分支1的挠曲系数
5
SIF1I
分支1、节点I的应力强度系数
6
SIF1J
分支1、节点J的应力强度系数
7
OD2
分支2外直径
8
TK2
分支2壁厚
9
MAT2
分支2材料号
10
FLEX2
分支2的挠曲系数
11
SIF2J
分支2、节点J的应力强度系数
12
SIF2K
分支2、节点k的应力强度系数
13
OD3
分支3外直径
14
TK3
分支3壁厚
15
MAT3
分支3材料号
16
FLEX3
分支3的挠曲系数
17
SIF3J
分支3、节点J的应力强度系数
18
SIF3L
分支2、节点L的应力强度系数
19
DFL1
分支1内部流体密度
20
DIN1
分支1外绝缘密度
21
TKIN1
分支1绝缘厚度
22
DFL2
分支2内部流体密度
23
DIN2
分支2外绝缘密度
24
TKIN2
分支2绝缘厚度
25
DFL3
分支3内部流体密度
26
DIN3
分支3外绝缘密度
27
TKIN3
分支2绝缘厚度
28
TKCORR
腐蚀厚度余度
PIPE17输出数据
与该元素相关的解以两种形式输出:
∙全部节点解中包括节点位移
∙额外元素输出见Table17.2:
"PIPE17ElementOutputDefinitions"
一些项在Figure17.2:
"PIPE17StressOutput"阐明.
轴向应力包括内应力效应（因为认为是封闭端）。
轴向应力不包括横向热应力的轴向分量。
每个分支最后输出的量为最大、最小主应力和应力强度。
这些量都在外层计算，可能不在原周的同一位置发生。
腐蚀厚度余度效果也在"PIPE16InputData"中描述。
主应力和应力强度包含剪力和剪应力部分。
计算出的输出应力和应力强度系数如"PIPE16InputData"所示。
输出中列出的角度（θ）如图Figure17.2:
"PIPE17StressOutput"所示。
关于输出解的一般说明参看SolutionOutput.参看ANSYSBasicAnalysisGuide获得更多观察解的方式。
Figure 17.2 PIPE17应力输出
元素输出定义表使用以下符号：
在NAME一栏中冒号表示能用部件名路径进入的项[ETABLE,ESOL]。
O一栏表示可从文件Jobname.OUT中获得的项。
R一栏表示结果文件中可获得的项。
无论在O或者R栏，Y表示该项总是可获得，表脚注中的数字表示该项在某种条件下可获得，a表示该项不可获得。
Table 17.2 PIPE17元素输出项定义
名称
定义
O
R
EL
元素号
Y
Y
NODES
节点-I,J,K,L
Y
Y
VOLU:
体积
-
Y
XC,YC,ZC
报告结果的位置
Y
4
TEMP
TOUT1,TIN1,TOUT2,TIN2,TOUT3,TIN3（每个分支的内外部分）
Y
Y
PRES
PINT,PX,PY,PZ,POUT
Y
Y
MFOR（X,Y,Z）
每个分支的力（X，Y，Z）（在分支坐标系）
1
Y
MMOM（X,Y,Z）
每个分支的力矩（X，Y，Z）（在分支坐标系）
1
Y
SFACTI,SFACTJ
应力强度系数
2
2
STH
壁厚中由于热梯度引起的最大应力
2
2
SPR2
用于codecalculations的周向压应力
-
2
SMI,SMJ
用于codecalculations的节点I、J处应力
-
2
SDIR
轴向应力
-
2
SBEND
外表面最大弯曲应力
-
2
ST
由扭转在外表面产生的剪应力
-
2
SSF
由剪力产生的剪应力
-
2
S（1MX,3MN,INTMX,EQVMX）
最大、最小主应力，最大应力强度，最大等效应力（均在最外层）
2
2
S（1,3,INT,EQV）
最大、最小主应力，应力强度，等效应力
3
3
S（AXL,RAD,H,XH）
轴向、径向、周向以及剪切应力
3
3
EPEL（AXL,RAD,H,XH）
轴向、径向、周向以及剪切应变
3
3
EPTH（AXL,RAD,H）
轴向、径向、周向以及剪切热应变
3
3
1.只对于KEYOPT（6）=2的情况
2.此项对于每个分支含义一样
3.此项在每个分支的0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°处重复（都在外表面）。
4.只能在质心作为一个*GET项获得。
下表列出了通过ETABLE命令利用序号途径可获得的输出。
参看查看ANSYSBasicAnalysisGuideandTheItemandSequenceNumberTable里的TheGeneralPostprocessor（POST1）获得更多信息。
下列符号在Table17.3:
"PIPE17ItemandSequenceNumbers（Branch1,NodeI）"和Table17.12:
"PIPE17ItemandSequenceNumbers"中使用:
Name
在Table17.2:
"PIPE17ElementOutputDefinitions"中定义的输出量名
Item
为ETABLE命令预定的标签
E
对于单值或常数型单元数据的序列号
I,J,K
节点I、J、K处数据的序列号
Table 17.3 PIPE17项和序列号（分支1,节点I）
输出量名
ETABLEandESOLCommandInput
Item
E
圆周所在位置
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
SAXL
LS
-
1
5
9
13
17
21
25
29
SRAD
LS
-
2
6
10
14
18
22
26
30
SH
LS
-
3
7
11
15
19
23
27
31
SXH
LS
-
4
8
12
16
20
24
28
32
EPELAXL
LEPEL
-
1
5
9
13
17
21
25
29
EPELRAD
LEPEL
-
2
6
10
14
18
22
26
30
EPELH
LEPEL
-
3
7
11
15
19
23
27
31
EPELXH
LEPEL
-
4
8
12
16
20
24
28
32
EPTHAXL
LEPTH
-
1
5
9
13
17
21
25
29
EPTHRAD
LEPTH
-
2
6
10
14
18
22
26
30
EPTHH
LEPTH
-
3
7
11
15
19
23
27
31
S1
NMISC
-
1
6
11
16
21
26
31
36
S3
NMISC
-
3
8
13
18
23
28
33
38
SINT
NMISC
-
4
9
14
19
24
29
34
39
SEQV
NMISC
-
5
10
15
20
25
30
35
40
SBEND
NMISC
268
-
-
-
-
-
-
-
-
SSF
NMISC
269
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORX
SMISC
1
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORY
SMISC
2
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORZ
SMISC
3
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMX
SMISC
4
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMY
SMISC
5
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMZ
SMISC
6
-
-
-
-
-
-
-
-
SDIR
SMISC
37
-
-
-
-
-
-
-
-
ST
SMISC
38
-
-
-
-
-
-
-
-
Table 17.4 PIPE17项和序列号（分支1,节点J）
输出量名
ETABLEandESOLCommandInput
Item
E
圆周所在位置
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
SAXL
LS
-
33
37
41
45
49
53
57
61
SRAD
LS
-
34
38
42
46
50
54
58
62
SH
LS
-
35
39
43
47
51
55
59
63
SXH
LS
-
36
40
44
48
52
56
60
64
EPELAXL
LEPEL
-
33
37
41
45
49
53
57
61
EPELRAD
LEPEL
-
34
38
42
46
50
54
58
62
EPELH
LEPEL
-
35
39
43
47
51
55
59
63
EPELXH
LEPEL
-
36
40
44
48
52
56
60
64
EPTHAXL
LEPTH
-
33
37
41
45
49
53
57
61
EPTHRAD
LEPTH
-
34
38
42
46
50
54
58
62
EPTHH
LEPTH
-
35
39
43
47
51
55
59
63
S1
NMISC
-
41
46
51
56
61
66
71
76
S3
NMISC
-
43
48
53
58
63
68
73
78
SINT
NMISC
-
44
49
54
59
64
69
74
79
SEQV
NMISC
-
45
50
55
60
65
70
75
80
SBEND
NMISC
270
-
-
-
-
-
-
-
-
SSF
NMISC
271
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORX
SMISC
7
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORY
SMISC
8
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORZ
SMISC
9
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMX
SMISC
10
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMY
SMISC
11
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMZ
SMISC
12
-
-
-
-
-
-
-
-
SDIR
SMISC
39
-
-
-
-
-
-
-
-
ST
SMISC
40
-
-
-
-
-
-
-
-
Table 17.5 PIPE17项和序列号（分支1）
输出量名
ETABLEandESOLCommandInput
Item
E
圆周所在位置
0°
90°
180°
270°
SFACTI
NMISC
241
-
-
-
-
SFACTJ
NMISC
242
-
-
-
-
SPR2
NMISC
243
-
-
-
-
SMI
NMISC
244
-
-
-
-
SMJ
NMISC
245
-
-
-
-
S1MX
NMISC
256
-
-
-
-
S3MN
NMISC
257
-
-
-
-
SINTMX
NMISC
258
-
-
-
-
SEQVMX
NMISC
259
-
-
-
-
STH
SMISC
41
-
-
-
-
TOUT
LBFE
-
4
1
2
3
TIN
LBFE
-
8
5
6
7
Table 17.6 PIPE17项和序列号（分支2,节点J）
输出量名
ETABLEandESOLCommandInput
Item
E
圆周所在位置
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
SAXL
LS
-
65
69
73
77
81
85
89
93
SRAD
LS
-
66
70
74
78
82
86
90
94
SH
LS
-
67
71
75
79
83
87
91
95
SXH
LS
-
68
72
76
80
84
88
92
96
EPELAXL
LEPEL
-
65
69
73
77
81
85
89
93
EPELRAD
LEPEL
-
66
70
74
78
82
86
90
94
EPELH
LEPEL
-
67
71
75
79
83
87
91
95
EPELXH
LEPEL
-
68
72
76
80
84
88
92
96
EPTHAXL
LEPTH
-
65
69
73
77
81
85
89
93
EPTHRAD
LEPTH
-
66
70
74
78
82
86
90
94
EPTHH
LEPTH
-
67
71
75
79
83
87
91
95
S1
NMISC
-
81
86
91
96
101
106
111
116
S3
NMISC
-
83
88
93
98
103
108
113
118
SINT
NMISC
-
84
89
94
99
104
109
114
119
SEQV
NMISC
-
85
90
95
100
105
110
115
120
SBEND
NMISC
272
-
-
-
-
-
-
-
-
SSF
NMISC
273
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORX
SMISC
13
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORY
SMISC
14
-
-
-
-
-
-
-
-
MFORZ
SMISC
15
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMX
SMISC
16
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMY
SMISC
17
-
-
-
-
-
-
-
-
MMOMZ
SMISC
18
-
-
-
-
-
-
-
-
SDIR
SMISC
42
-
-
-
-
-
-
-
-
ST
SMISC
43
-
-
-
-
-
-
-
-
Table 17.7 PIPE17项和序列号（分支2,节点K）
输出量名
ETABLEandESOLCommandInput
Item
E
圆周所在位置
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
SAXL
LS
-
97
101
105
109
113
117
121
125
SRAD
LS
-
98
102
106
110
114
118
122
126
SH
LS
-
99
103
107
111
115
119
123
127
SXH
LS
-
100
104
108
112
116
120
124
128
EPELAXL
LEPEL
-
97
101
105
109
113
117
121
125
EPELRAD
LEPEL
-
98
102
106
110
114
118
122
126
EPELH
LEPEL
-
99
103
107
111
115
119
123
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