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《高速旋轉(zhuǎn)輪盤模態(tài)分析》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、高速旋轉(zhuǎn)輪盤模態(tài)分析在進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)計(jì)時(shí),需要對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行模態(tài)分析,求解出其固有頻率和相應(yīng)的模態(tài)振型。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)使其工作轉(zhuǎn)速盡量遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率。而對(duì)于高速部件,工作時(shí)由于受到離心力的影響,其固有頻率跟靜止時(shí)相比會(huì)有一定的變化。為此,在進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)需要考慮離心力的影響。了解如何用ANSYS進(jìn)行有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。一.問(wèn)題描述對(duì)某高速旋轉(zhuǎn)輪盤進(jìn)行考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析,求解出該輪盤的前10階固有頻率及其對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型。輪盤截面形狀如圖所示,該輪盤安裝在某轉(zhuǎn)軸上以12000轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)。相關(guān)參數(shù)為:彈性模量EX=2.1E5Mpa,泊
2、松比PRXY=0.3,密度DENS=7.8E-9Tn/mm3。關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo):1(-10,150,0)2(-10,140,0)3(-3,140,0)4(-4,55,0)5(-15,40,0)6(-15,10,0)RS=5二.分析具體步驟1.定義工作名、工作標(biāo)題、過(guò)濾參數(shù)①定義工作名:Utilitymenu>File>yuanpan②工作標(biāo)題:Utilitymenu>File>yuanpan2.選擇單元類型本實(shí)驗(yàn)將選用六面體結(jié)構(gòu)實(shí)體單元來(lái)分析,但在建模過(guò)程中需要使用四邊形平面單元,所有需要定義兩種單元類型:PLANE42和SOLID45,具體操作如下:MainMenu>Preprocesso
3、r>ElementType>Add/Edit/Delete①“StructuralSolid”→“Quad4node42”→Apply(添加PLANE42為1號(hào)單元)②“StructuralSolid”→“Quad8node45”→ok(添加六面體單元SOLID45為2號(hào)單元)3.設(shè)置材料屬性由于要進(jìn)行的是考慮離心力引起的預(yù)應(yīng)力作用下的輪盤的模態(tài)分析,材料的彈性模量EX和密度DENS必須定義。①定義材料的彈性模量EXMainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropic
4、彈性模量EX=2.1E5泊松比PRXY=0.3②定義材料的密度DENSMainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>densityDENS=7.8E-91.實(shí)體建模對(duì)于本實(shí)例的有限元模型,首先需要建立輪盤的截面幾何模型,然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,最后通過(guò)截面的有限元網(wǎng)格掃描出整個(gè)輪盤的有限元模型。具體的操作過(guò)程如下。①創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)操作:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS②由關(guān)鍵點(diǎn)生成線的操作:MainMenu>Preprocessor>Modeling>C
5、reate>Lines>Lines>InActiveCoord③建立圓角:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>LinesFillet④生成面:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines5.劃分網(wǎng)絡(luò)MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool①對(duì)全局進(jìn)行設(shè)置。單擊SizeControls(尺寸控制區(qū))全局設(shè)置項(xiàng)(Global)的Set按鈕,將彈出GlobalElementSizes單元尺寸全局設(shè)置對(duì)話框在對(duì)話框中輸入Elemente
6、dgeLength(單元邊長(zhǎng)度)為6。②單擊SizeControls(尺寸控制區(qū))Lines(線設(shè)置項(xiàng))的按鈕,將彈出ElementSizeonPickedLines(在所選線上定義單元尺寸)的拾取對(duì)話框。用鼠標(biāo)左鍵在圖形輸出窗口中拾取圓角對(duì)應(yīng)的線。單擊ok按鈕,將彈出ElementSizeonPickedLines(在所選線上定義單元尺寸)對(duì)話框,在對(duì)話框中輸入No.ofelementdivisions(每條線將要分成的單元數(shù))為1,設(shè)定圓角處對(duì)應(yīng)的線只分一個(gè)單元。(由于是模態(tài)分析,只要能反應(yīng)出需要知道的前幾階模態(tài)就行,而不需要知道具體的應(yīng)力值,所以不需要對(duì)此處進(jìn)行單元細(xì)化。)③對(duì)分
7、網(wǎng)進(jìn)行控制。在分網(wǎng)控制區(qū)的Mesh下拉框中選定分網(wǎng)類型為Area(面),Shape(網(wǎng)格形狀)設(shè)置為Quad(四邊形),分網(wǎng)方式設(shè)置為Free(自由分網(wǎng))。④對(duì)面進(jìn)行分網(wǎng)。在MeshTool(分網(wǎng)工具)對(duì)話框中單擊Mesh按鈕,將彈出MeshAeras(對(duì)面劃分網(wǎng)格)拾取對(duì)話框。從圖形輸出窗口中拾取創(chuàng)建的面,單擊ok按鈕。完成網(wǎng)格劃分。6.出整個(gè)輪盤的有限元模型通過(guò)將面繞軸旋轉(zhuǎn)成有限元實(shí)體模型的功能,將前面建立的輪盤截面有限元網(wǎng)格,圍繞定義的旋