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泵叶轮的有限元强度分析

发布于:2016-07-05 18:42
强度分析

      研究主要运用Pro/ENGINEERApp强大的建模功能及ANSYSApp的结构静力分析进行强度分析,结构分析是求解稳态载荷引起的位移、应变、应力和力。静力分析用来求解惯性和阻尼对零部件的影响不显著的问题,比如确定应力集中,ANSYS程序中的稳态静力分析不但能够线性分析,而且也能够进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
      在分析程序的静力模块中,由于只是分析计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用与结构或部件上引起的位移、应力、应变和力,因此一般都是假定载荷和响应固定不变,即假定载荷和结构的响应随时间变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括:外部载荷(压力)、稳态的惯性力(如重力和离心力)、位移载荷、温度载荷。
      以离心式渣浆泵叶轮空转和工作时强度的有限元分析为例,来说明改型后叶轮在两种工况下的应力分布状况,该叶轮主要参数如下:
      进口直径:D1-100mm,出口直径D2=220mm,叶轮叶片出口宽度尺寸b2-15mm,叶片包角cp-2/3Tr,流量口60m/h,扬程H=35m,转速n=2400r/min,电动机功率P=11kW,流体密度p=2600k/m。
      另外,由于此叶轮模型比较复杂,利用ANSYSApp与Pro/ENGINEERApp接口模块导入到ANSYS中后发现,在网格分析中经常出错,所以利用Pro/ENGINEERApp下的Mechanical模块先对其进行材料定义和网格划分等前期工作,这样能使分析更加的准确和更有效率,图为在Mechanical模块下的材料定义和网格划分后的效果图。
      约束条件的简化是分析中极为重要的一个环节,适当的简化约束条件可以最好地拟物体受力及边界条件从而得出精确的解答。建立的有限元分析模型应在每个坐标轴方向上至少给定一个约束条件,受约束节点的数量根据实际情况具体确定。
      (1)对称边界简化,在叶轮轮毅六面体内表面施加对称约束,但前提必须是处理好对称边界上的约束条件。
      (2)施加转速,叶轮工作时的转速为153rad/s,选择轮毅六而体一条棱上一节点,x向自由度设为0,选择PCG迭代求解器进行求解。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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