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斜流泵结构强度及振动特性分析(4)

时间:2015-07-24 08:48来源:未知 作者: 点击:
分析模型应在体现实物特性下,尽可能简化,以满足网格划分的需求。电机支座主要由上下法兰、中间筒体、加强筋组成,去除与分析不太相关的特征。且由于电机支座的载荷、约束条件、材质、结构对称,为减小分析规模,去除一半的结构(去除部分对模型的影响利用对称约束来等效),建立分析模型。上下法兰为承载和支撑部件,承受了较大弯矩外载,须得到这些位置的精确应力结果,故选用实体特征来建模,用二次四面体单元划分网格。而支座筒体及加强筋尺寸相差较大,采用曲面建模,并使用二次壳体单元完成网格划分。

2、添加材料属性

电机支座材料为Q235-A,其力学性能参数设置如下:弹性模量E=211GPa,泊松比μ=0.3,质量密度ρ=7800 kg/m^3,屈服强度σs=235MPa,抗拉强度σb=400MPa。

3、网格划分

合理确定网格单元的大小及各处的疏密程度是有限元分析非常重要的环节。建议设计人员先采用缺省值进行求解(智能化网格划分是设计仿真一体化的重要特征、默认的网格对于大多数算例可以得到满意的分析结果),再根据分析结果,对关键区域进行局部的网格细化,调整网格大小,使模型在合理的时间内获得最佳的计算精度。

4、载荷与约束

(1)载荷

电机支座所承受的载荷通过电机作用于支座上表面,由电机重量G(质量单元) 与转子系统向下的推力F (载荷)两部分组成。
泵在运转时,转子上作用着轴向推力。该力主要由以下各分力组成:

 叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力;
 液体反作用给叶轮的动反力;
 轮毂、轴端等结构因素引起的轴向力;
 转轴系统(包括其中的液体)重量引起的轴向力。

轴向推力载荷大小可利用流体仿真软件(也可通过经验公式估算)获得。

(2)约束

由于电机支座为对称模型(载荷大小、约束条件、材料属性、结构等关于右视基准面对称),故建模时仅建立了1/2的几何模型,未建模的部分利用“对称约束”来等效模拟,其分析结果根据已建模的部分来推导。同时由于壳单元无法直接施加对称约束,故利用“参考几何体”的方法选择“右视基准面”为对称面,约束其法向位移自由度和其余两方向的旋转自由度。利用“对称”约束可大大减少模型及计算规划,提高分析精度与效率。

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