基于MATLAB和ANSYS软件的空压机气阀阀片的仿真分析
阀门三维参数化建模与仿真分析
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ANSYS Workbench在阀体密封分析中的应用
ANSYS Workbench在阀体密封分析中的应用摘要：应用有限元分析方法建立密封系统的三维有限元模型，以ANSYS Workbench有限元分析软件为基础计算法兰与垫片之间的应力场和接触压力。
然后根据分析结果，尤其是接触面之间的接触压力，并结合密封面计算比压的理论计算公式，对有限元方法分析阀体密封性能进行验证。
为合理、科学的阀体密封泄漏原因分析提供了先进的技术手段。
关键词：球阀；有限元；密封；接触压力引言阀门的强度、刚度以及密封性能是阀门最重要的技术性能指标。
强度失效和密封失效是阀门最常见的两种失效形式。
在设计时要求必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使用而不发生破裂或者产生变形；要求阀门各密封部位有合理的密封比压，以保证密封部件既不损伤又能有良好的紧密度，以阻止介质泄漏。
阀体、阀盖的强度分析已经很成熟，而阻碍现代密封设计应用的因素有：密封结构中包含复杂材料特性的密封元件；有限元求解过程中包含接触分析；密封结构在工作状态中遇到的不稳定工况，如温度、压力、密封介质特性等。
因此，大多数情况下设计人员沿用传统的凭借经验来确定密封结构的方法。
而基于经典力学理论的常规设计计算方法由于其固有的局限性，对于复杂几何结构、多载荷作用下的计算是无能为力的，即使对于受简单边界条件的结构，也会因为结构较复杂使得计算不准确，甚至与实际相差甚远。
随着有限元分析方法的发展，基于有限元法数值模拟成为解决这些复杂问题的利器，很多学者及技术人员，对阀门单个零件或整体进行了有限元计算和结构分析。
ANSYS是当前使用最广泛的大型通用有限元分析软件，具有强大的求解器，可以对结构、热、流体、电磁场、声场和耦合场进行计算。
但是ANSYS的建模能力相对薄弱，并对分析模型要求苛刻。
为解决该问题，ANSYS为目前主流的CAD软件提供了预留接口，SolidWorks也在其中。
本文以球阀为研究对象，考虑部件之间的接触作用，建立起阀体、阀盖、垫片、螺栓与螺母一体化的三维模型，针对金属缠绕垫片的非线性特点，使用有限元分析软件ANSYS获得接触面之间的接触压力，以及螺栓拉应力计算结果，为密封结构的设计和优化提供技术支持。
基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析
基于ANSYS 的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析*黄新忠赵俊生（中北大学机械工程与自动化学院，太原030051）Vibration characteristic simulation and analysis of compressorimpeller based on finite elementHUANG Xin-zhong ，ZHAO Jun-sheng（School of Mechanical Engineering and Automation ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）文章编号：1001-3997（2012）02-0012-02【摘要】车用涡轮增压器的压气机叶轮常常因为振动而导致破坏，对压气机叶轮进行模态分析是避免叶轮与激振频率发生共振的常用手段，能有效避免因发生共振而导致的叶轮破坏问题。
利用AN －SYS 软件，采用子结构分析方法对压气机叶轮的中低阶固有频率进行了数值仿真计算，获得了不同转速和不同节径时的频率，并根据计算结果绘制了Campbell 图，找出了与压气机叶轮固有频率产生共振的转速，为压气机叶轮的优化设计提供了依据，同时说明采用子结构分析的方法可以较精确地获得整体模型的低阶固有频率解。
关键词：压气机叶轮；振动特性；模态分析；子结构【Abstract 】The compressor impeller of the automotive turbocharger is often damaged by the vibration,while model analysis for the compressor impeller is a kind of common means to avoid resonance between theimpeller and natural frequency ，which can effectively avoid the damage caused by the resonance.Based on the software of ANSYS ，the mid and low order nature frequency was simulated and calculated by the method ofsubstructure ，and the frequency of different speed and different nodal diameter were obtained.In addition ，Campbell chart was drawn according to the results to find the resonance speed of the compressor impeller ，which provided reference for optimal design of the compressor impeller.At the same time ，the method of sub －structure was proved to be able to obtain accurately the low order natural frequency of whole model.Key words ：Compressor impeller ；Vibration characteristic ；Modal analysis ；Substructure中图分类号：TH16，TK421.8文献标识码：A＊来稿日期：2011-04-29＊基金项目：山西省高校科技项目资助项目（0805113）1引言随着人们对内燃机强化要求的不断提高，涡轮增压已被公认为内燃机技术的主要发展方向之一。
液压阀门仿真分析 AMESIM
而压力平衡阀的作用就是确保节流口（换向阀）两端的压差
维持在20 bar。这意味着举升液压缸支路的压力补偿阀开口 5 度较大，而翻转液压缸支路的压力补偿阀开口度较小以产生 40 bar的压力损失。
140 bar
1
120 bar
9 copyright LMS International - 2008
负载感应控制的优越性
优越性
节能：一个负载感应式变量泵只产生作动器所需要的流量 精确控制：由于通过调速阀的压差保持恒定，系统流量只和调速阀的开度有关 恒流控制：负载感应式泵能够在泵轴转速发生变化的时候为负载提供恒定的流量。当泵转速减小的
时候，只要排量未达到最大值，负载感应控制器就会增加泵的排量以维持通过换向阀的恒定的压差。
应用案例：轮式装载机的负载感应系统建模与仿真分析
AMESim仿真模型
系统建模
轮式装载机
设计验证
结果曲线
仿真分析
10 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
11 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
负载感应泵 Bosch Rexroth.
12 copyright LMS l - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
控制柱塞 缸筒座
配油盘
柱塞和滑履铰接部分 负载感应泵图解
13 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
带压力截止功能的负载感应系统
压力截止阀：当泵出口压力达 到最大设定值时，调整泵的排 量使泵出口压力不超过最大压 力
基于ANSYS和MATLAB的结构优化设计_马东辉[1]
![基于ANSYS和MATLAB的结构优化设计_马东辉[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e4b3411df18583d049645994.png)
当20 < x 2 < 30 时，优化模型为一般线性规划 问题，采用MATLAB R2010b优化工具箱中linprog 函数进行求解。求解的MATLAB程序如下： >> f=[6000;1800]； >> a=[-10650,0;20000,-53250]； >> b=[-40000;-2400000]； >> aeq=[ ]； >> beq=[ ]； >> ib=[0;20]； >> ub=[20;30]； >> [x,y]=linprog(f,a,b,aeq,beq,ib,ub) 求 得 的 最 优 解 为 ： x1 = 3.7415mm ， x 2 = 46.4748mm ， 对 应 的 最 小 体 积 为 ： f = 1.0610 × 10 5 mm 3 。 由 于 x 2 > 30 ， 与 假 设 相 矛 盾，故该最优解不成立。 当 30 < x 2 < 80 时 ， 优化模型为非线性规划问 题，采用MATLAB R2010b优化工具箱中fmincon 函数进行求解。求解的过程如下：
（北京林业大学 工学院，北京 100083） 摘 要：提出了一种分部优化的设计方法。利用ANSYS进行结构静力分析；根据结构的受力状况建立 优化设计的数学模型；采用MATLAB优化工具箱对模型进行求解；最后通过ANSYS进行校 核。建立了三维实体结构优化设计的一般化数学模型，并用该方法对一简单实体结构进行了 优化设计，验证了方法的可行性。该方法不仅操作简单、直观，而且可以快速得出精确的优 化结果，值得推广。 关键词：优化设计；分部优化；ANSYS；MATLAB 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)10(上)-0106-03 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2013.10(上).31
ANSYS教学算例集FL_阀门动态运动仿真分析
目录关键字：算例来源：ANSYS Fluent Tutorial1.摘要 (1)2. 案例描述 (1)3. 操作步骤 (1)3.1. 创建工作目录并启动Fluent (1)3.2. 导入网格文件 (2)3.3. General一般设置 (2)3.4. Models模型设置 (5)3.5. Materials材料设置 (6)3.6. Cell Zone Conditions设置 (6)3.7. Boundary Conditions设置 (8)3.8. Solution Methods求解方法设置（稳态求解） (10)3.9. Solution Controls松弛因子设置查看 (10)3.10. Monitors监视设置 (11)3.11. Initialization初始化 (11)3.12. Run Calculation运行计算 (12)3.13. 瞬态求解 (13)3.14. Post-processing后处理 (22)4. 本章小结 (24)1. 摘要止回阀通常用于控制管路系统的单向流动，他们通常被用来作为缓冲压力装置，当压力超过一定水平时，允许流体离开该区域。
通常阀体被连接到一个弹簧装置上，弹簧将球体推至阀座以关闭流动。
本算例使用ANSYS Fluent 19.0软件，对一球阀装置进行仿真，文档内包含详细的网格导入、模型选择、材料物性、边界条件、求解参数、后处理的设置。
通过UDF和动网格功能实现球阀开闭过程的仿真计算。
2. 案例描述本算例为一二维轴对称阀门几何，流体从左边进口以一定流量进入，从右边以恒定压力流出，驱动球体运动。
在本算例中，球阀瞬态运动由弹簧力、重力和液压力共同作用形成，本例中阀门在关闭时并非完全关闭。
关闭时，球体和阀座之间任然存在一层网格拓扑。
3. 操作步骤3.1. 创建工作目录并启动Fluent在硬盘上创建英文名称的文件夹（例如Valve），将网格文件valve.msh，待编译C 文件valve.c拷贝至该目录下。
基于ANSYS仿真的涡旋压缩机排气阀的优化设计
[3] 姜辉.家用空调滚动转子压缩机舌簧阀工作特性研究[D].广西:广 西大学,2013.
[4] 郭仁宁,李颂.往复式压缩机气阀故障分析与改善措施[J].煤矿机 械,2009:55-56.
[5] 周宜良.活塞式空气压缩机气阀故障分析及改进措施[J].四川化 工,2012:41-44.
引言
涡旋压缩机是一种容积式压缩机，压缩部件由动涡旋盘和定 涡旋盘组成，广泛应用在制冷、空调、热泵、真空泵等领域[1]。由 于涡旋压缩机实际应用时，工况总是处于变化中，内外压比不 一致。涡旋压缩机的排气压力（外压力）Pd与内压缩终了压力 （内压力）Pi不相等时，在第二压缩腔与中心压缩腔相通（对 应的主轴转角为）的瞬时，气体要进行定容积压缩或膨胀，以 使压力由Pi均衡到排气压力Pd，这就产生了附加损失功率[2]。
为满足不同的压缩比，减少过压缩或欠压缩带来的附加功率 损失，可以通过涡旋压缩机用位于定盘上的动态排气阀来调节[3]。 通过ANSYS仿真分析，本文设计并优化了一种排气阀，在保证安 全可靠的前提下，可以有效提升涡旋压缩机变工况性能。
1 理论分析 1.1 排气阀的基本原理分析 ①当内压力比大于外压力比时，就会出现欠压缩时，此时
参考文献 [1] IvlevVI,Misyurin S Y．Calculated and experimental characteristics
of a scroll machine operating in the air motor mode［J］．Doklady Physics,2017:42-45.
数值 0.203
30 0.305
30 0.203
ANSYS软件在调节阀阀芯型线设计中的应用_周勇军
ANSYS软件在调节阀阀芯型线设计中的应用周勇军X顾伯勤(南京工业大学)摘要调节阀中不同阀芯型线可得到不同的流量特性。
本文用ANS YS程序中的FLOTRAN CFD对几种阀芯型线在各开度下构成的阀道结构模型进行分析,得出不同阀芯在各开度下的流量系数。
从而得到符合不同工况下的流量特性曲线,该方法可帮助解决阀芯型线设计,缩短设计和加工周期。
关键词调节阀流量特性ANSYS程序设计中图分类号TQ05518+1文献标识码A文章编号0254-6094(2002)06-0327-04在化工、热工、石油和核电等行业,调节阀对过程关键参数实施自动控制,它是最终执行元件的最广泛使用形式[1]。
其阀瓣设计一般是在流量试验基础上结合近似计算或图解法进行,不能得到精确的理论计算方法。
国外的资料通常推荐通过试验来修正调节阀的阀瓣型线[2~3]。
具体方法是首先用一个粗略形状的阀瓣及每个新设计的阀体做初步流量试验,从该阀的最小流量系数到最大流量系数,标绘出流量特性曲线,再利用这些试验数据反复修改阀瓣的形状,并逐次重复试验,使其更接近预期的流量曲线。
这种实验方法得到的阀瓣型线很精确,但很费时、费工、费钱。
本文对用ANSYS软件设计阀芯型线进行了研究。
1基本概念和原理1.1调节阀流量特性调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量(Q/Q ma x)与相对位移(l/L)间的关系,它主要取决于阀芯的形状和尺寸,不同的阀芯曲面可得到不同的流量特性。
典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(对数)流量特性、抛物线流量特性及快开流量特性等4种[4],其特性曲线如图1所示。
1.2FLOTRAN CFD分析的概念ANSYS软件程序中的FLOTRAN CFD分析功能用于分析二维及三维流体流动场,分析单元FLOTRAN C FD141和142,可解决作用于超音速喷管中的流场、弯管中流体复杂的三维流动等问题。
本文将FLOTRAN执行的湍流分析用于几种阀瓣型线在各开度下构成的阀道结构模型,根据不同的进口速度计算出阀门模型前后的压差,确定不同阀芯在每一开度比下的局部阻力系数,从而得到不同阀芯型线在各开度下的流量系数。
053_用ANSYS和MATLAB构建气弹耦合问题求解软件框架
（9）
h i −1
于是得到气体动压润滑问题迭代求解公式： λ (
∂ 2Ti ∂ 2Ti + 2 ) = −Qi −1 ∂x 2 ∂y
（10）
利用 ANSYS 的参数化编程语言(ANSYS Parametric Design Language, APDL)语言编制 利用求解的气体动压润滑问题的程序。
3.2 边界条件的处理
4.2 ANSYS 的网格划分规则
在弹流润滑计算过程中，对于轴承的结构变形的有限元分析 ANSYS 采用 SOLID45 单元进 行网格划分。如图 3(a)所示，SOLID45 单元属于八节点六面体单元，在网格划分的过程中可 以根据实际的需要退化为三棱柱或者金字塔形状的单元。为了便于计算对 ANSYS 的网格剖 分必须进行控制，使和轴承内孔表面关联的单元的网格在位于内孔壁面上的形状如图 2(b)所 示的规则的四边形。
T = p 2 h 2 = (1 + ε cos ϕ ) 2
即边界条件和节点的坐标位置相关。在 ANSYS 中，通过如下语句可以实现： Lsel,s,,,1
2006 年用户年会论文
lsel,a,,,3 nsll,s,1 *GET,nodenum,NODE,0,count *GET,ndmin,node,0,num,min *DO,i,1,nodenum D,ndmin,temp,(1+ef*cos(NX(ndmin)))**2 ndmin=ndnext(ndmin) *enddo
(
1 ∂h ∂ ∏ ∂h ∂ ∏ 1 ∂s ∂ 2Π ∂ 2Π 2 ∂ 2h ∂ 2h + ] + 2Λ + )= ( + )Π + [ h ∂ϕ ∂ϕ ∂z ∂z h ∂ϕ h ∂ϕ 2 ∂z 2 ∂ϕ 2 ∂Z 2
ANSYS教学算例集FL_阀门动态运动仿真分析
目录关键字：算例来源：ANSYS Fluent Tutorial1.摘要 (1)2. 案例描述 (1)3. 操作步骤 (1)3.1. 创建工作目录并启动Fluent (1)3.2. 导入网格文件 (2)3.3. General一般设置 (2)3.4. Models模型设置 (5)3.5. Materials材料设置 (6)3.6. Cell Zone Conditions设置 (6)3.7. Boundary Conditions设置 (8)3.8. Solution Methods求解方法设置（稳态求解） (10)3.9. Solution Controls松弛因子设置查看 (10)3.10. Monitors监视设置 (11)3.11. Initialization初始化 (11)3.12. Run Calculation运行计算 (12)3.13. 瞬态求解 (13)3.14. Post-processing后处理 (22)4. 本章小结 (24)1. 摘要止回阀通常用于控制管路系统的单向流动，他们通常被用来作为缓冲压力装置，当压力超过一定水平时，允许流体离开该区域。
通常阀体被连接到一个弹簧装置上，弹簧将球体推至阀座以关闭流动。
本算例使用ANSYS Fluent 19.0软件，对一球阀装置进行仿真，文档内包含详细的网格导入、模型选择、材料物性、边界条件、求解参数、后处理的设置。
通过UDF和动网格功能实现球阀开闭过程的仿真计算。
2. 案例描述本算例为一二维轴对称阀门几何，流体从左边进口以一定流量进入，从右边以恒定压力流出，驱动球体运动。
在本算例中，球阀瞬态运动由弹簧力、重力和液压力共同作用形成，本例中阀门在关闭时并非完全关闭。
关闭时，球体和阀座之间任然存在一层网格拓扑。
3. 操作步骤3.1. 创建工作目录并启动Fluent在硬盘上创建英文名称的文件夹（例如Valve），将网格文件valve.msh，待编译C 文件valve.c拷贝至该目录下。
基于ANSYS仿真的涡旋压缩机排气阀的优化设计
基于ANSYS仿真的涡旋压缩机排气阀的优化设计作者：凡沁相玲玲来源：《科学与信息化》2020年第13期摘要本文通过ANSYS仿真分析，对涡旋压缩机的排气阀片进行优化设计。
最后通过试验验证，与不带排气阀的涡旋压缩机相比，带有优化设计的排气阀的涡旋压缩机性能明显提升。
关键词涡旋压缩机;ANSYS;排气阀引言涡旋压缩机是一种容积式压缩机，压缩部件由动涡旋盘和定涡旋盘组成，广泛应用在制冷、空调、热泵、真空泵等领域[1]。
由于涡旋压缩机实际应用时，工况总是处于变化中，内外压比不一致。
涡旋压缩机的排气压力（外压力）Pd与内压缩终了压力（内压力）Pi不相等时，在第二压缩腔与中心压缩腔相通（对应的主轴转角为）的瞬时，气体要进行定容积压缩或膨胀，以使压力由Pi均衡到排气压力Pd，这就产生了附加损失功率[2]。
为满足不同的压缩比，减少过压缩或欠压缩带来的附加功率损失，可以通过涡旋压缩机用位于定盘上的动态排气阀来调节[3]。
通过ANSYS仿真分析，本文设计并优化了一种排气阀，在保证安全可靠的前提下，可以有效提升涡旋压缩机变工况性能。
1 理论分析1.1 排氣阀的基本原理分析①当内压力比大于外压力比时，就会出现欠压缩时，此时阀片的在压差作用下处于闭合状态，当中心压缩腔压力大于定盘外压力，此时，位于排气口的阀片开启，使内外压比一致;②当内压力比小于外压力比时，就会出现过压缩时，在第二压缩腔开排气口，此时位于第二压缩腔的排气阀片在内外压差的作用下开启，压缩机提前排气，最终使内外压比一致。
1.2 排气阀的基本设计（1）气阀阻力损失小由于涡旋压缩机排气口直径小，限制了阀片的大小，结构上要选取合理的形状，使气阀结构紧凑，间隙通道面积大，阀片完全开启时流经气阀的阻力损失尽量小。
气阀的阻力损失应控制在压缩机指示功率的6%～12%。
涉及不良时，此项损失阻力可至15%～20%[4]。
（2）使用寿命长要求在反复冲击载荷下，阀片使用寿命长，不至于过早地损坏。
基于MATLAB仿真的气动减压阀静动态特性研究_袁海军
2
P0 Ps
1, 通过节流口的气体为亚音速流动, 根据( 1) ~ ( 8) 式可得到阀的综合静态方
Ps A
2
2qm 2k RT s ( k- 1) P0 Ps
[ 2 3]
1 调压弹簧 ; 2 调压腔壳体 ; 3 调压膜片 ; 4 调 压顶杆 ; 5 进口滤器 ; 6 复位弹簧 ; 7 阀芯 ; 8 调压螺杆 .
气体通过锥形阀口的流量为 qm = 其中 P0 Ps f Ps
: P0 Ps
k+ 1 k
2k RT s ( k - 1)
2 k
图 1 减压阀装配图
2009 年 9 月 Sep 2009
文章编号 : 1673 9868( 2009) 09 0168 05
基于 MATLAB 仿真的 气动减压阀静动态特性研究
袁海军 ,
1
陈红兵
2
1 中国船舶重工集团公司第四五三厂技术中心 , 重庆 400021; 2 西南大学 工程技术学院 , 重庆 400716 摘要 : 根据气动减压阀的结构 , 建立相应的数学模型 , 运用 M A T L A B 软件对模型进行仿真计算 . 对气动减 压阀进 行实际测试 , 其仿真结果与实际测试结果基本吻合 . 还分析了减压阀的静动态特性 , 其结论对该类阀的设计具有重 要参考价值 . 关 键 词 : 气动减压阀 ; 静动态特性 ; M AT LA B 文献标识码 : A 中图分类号 : TH138 52
收稿日期 : 2009 04 11 作者简介 : 袁海军 ( 1982 ) , 男 , 重庆人 , 助理工程师, 主要从事潜水装具及呼吸装具设计 .
高压气动电磁阀方案改进及仿真分析
模型，由于气体压力较高，过流孔径较小，流速必然会相当 大，因此模型的流动状态为湍流，采用湍流 k-ε 模型，入口 为压力边界条件 35 MPa，出口压力设置为 0，采用 simple 算法，迭代步数设置为 5 000。计算动衔铁前后的压力，前 端平均压力为 615 076 Pa，后端平均压力为 95 772 Pa，因 此压差为 5.193 kPa。动衔铁面积为 1 131 mm2，压差在动 衔铁上产生的力为 56.59 N，其产生的压差力大于弹簧力， 因此原始模型在此设计结构中电磁阀不能正常关闭，现在 对原始结构设计进行改进优化使压力损失降低，压差变小。 由于其他结构及空间限制，只能将动衔铁模型进行改进。
的槽，减小流速。
提取修改后各模型的流体域，如图 2（a）所示，3 种
模型按照 2.2 节中的设置进行仿真计算，得到各方案下的
压力分布云图如图 2（b）所示。
图 2 中可以看出动衔铁前后两端的压力损失在逐渐减
பைடு நூலகம்
小，方案 1、2 气体进入衔铁后压力分布梯度较大，由于气
体流速较大故损失相比较方案 3 大。方案 3 中动衔铁前后
２．２ 静强度校核结果
中的可能性较大，对衔铁进行静强度校核计算，采用流固
耦合的方法，将方案 3 中流体计算结果作为输入载荷加
载在动衔铁上，并在衔铁底部固定约束，同时施加弹簧
力。通过仿真分析并提取动衔铁的最大当量应力为 44.36
MPa，出现位置在动衔铁侧边开凹槽处。应用仿真计算结
果进行强度校核，动衔铁采用材料为 AMS5630，屈服强
流体流动时如果流动的方向或流过的截面的几何形状 发生改变，流体将会产生，撞击进而使流体内部的流速结 构进行再分配，在此过程中因质点的动量转换及旋涡区的 内摩擦阻力在该局部造成能力损失，称为局部压力损失。其 局部损失计算公式如公式（2）所示 ：
车用空压机排气阀片的结构优化与仿真
方法步骤是先建立数 学 模 型 来 模 拟 计 算，然 后 在 实 验
的基础上验证 。 ［１］ 本文采用结构拓扑优化变密度 法 对
排气阀片进行拓扑优 化，法，使其各向性能指标最优化［２］；在优化的基础 上 通
过有限元软 件 ＡＢＡＱＵＳ 对 其 进 行 仿 真 及 模 态 分 析，
并运用 ＭＡＴＬＡＢ 数值分析软件对优化后的排 气阀 片
进 行 运 动 规 律 的 模 拟 ，分 析 其 是 否 符 合 实 际 工 作 要 求 。
１ 拓 扑 优 化 数 学 模 型 排气阀片在优化设计时以材料密度为拓扑设计变
量，通常情况下假定 其 材 料 特 性 与 密 度 的 非 线 性 关 系
． （２）
烆 ０ ＜ 狓ｍｉｎ ≤ 狓犲 ≤ 狓ｍａｘ
其中：犆 为结构 的 总 体 柔 度；犝 为 位 移 列 阵；犽 为 结 构
总刚度矩阵；犖 为 结 构 离 散 单 元 总 数 目；狓犲 为 离 散 单
元相对密度；狆 为 惩 罚 权 因 子；狌犲 为 单 元 位 移 列 矢 量；
犽０ 为结构单元初始刚度；犞 为优化后的 结 构 体 积；μ 为 优化体 积 比；犞０ 为 整 体 设 计 域 的 初 始 体 积；犞犲 为 优 化 后的单元体 积；狓ｍｉｎ、狓ｍａｘ分 别 为 单 元 相 对 密 度 的 最 小 极限值和最大极限值。
櫜廊坊市科技局科研创新项目 （２０１７０１１０１１）；北华航天工业学院科研创新项目 （ＹＫＹ２０１６１９） 收 稿 日 期 ：２０１８０３３０； 修 订 日 期 ：２０１８０５２９ 作者简介：韩书葵 （１９７６），女，天津武清人，副教授，博士，主要研究方向：机械设计。
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机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１８年第４期
基于Pro_E及ANSYS集成环境下压缩机阀板的有限元分析
以这种方法导入的模型不会发生变形和线面的 丢失, 精度高[ 3] ; 同时, 这个接口能处理各种复杂的 模型, 在分析实际问题 的时候, 无需对模型进 行简 化, 因而不会发生因对模型进行简化而产生误差的 情况。
( 1) 选择! 开始∀ 一程序 - ANSYS10 0- utili t ies- AN S _ADMIN, 进 入 AN SYS 管 理 器; 选 择 conf ig ur at ion o pt ions, 单击! OK∀ 确定, 在配置对话 框中选择 config ure connect ion fo r Pro / E, 确定后, 在打开的对话框中输入模块类型和图形类型; 最后, 在 Pro / E 的安装信息对话框中输 入 P ro/ E 的安装 路径, 单击! OK∀完成连接。
图 2 A N SYS 中阀板模型
( 3) 设置材料属性。在材料属性对话框中, 设置 材料的弹性模量、泊松比分别为 2 09E11、0 3。
( 4) 指定单元类型, 划分网格。单元类型是指划 分网格时使用的单元形式, 这里统一采用 solid 45 3 - D 实 体 结 构 单 元。 网 格 划 分 采 用 自 由 网 格 ( f ree) , 得到的有限元模型单元为 45 165 个, 节点数 为 11 757 个。
图 1 P ro/ E 中阀板模型
( 2) 模型导入。应用上述集成方法将阀板模型 导入 ANSYS 中, 比较导入前后的模型可以看出: 阀 板点、线、面均存在, 没有发生扭曲、丢面或多面等现 象, 真正实现了阀板从 Pro/ E 到 ANSYS 的无损导 入, 使设计和分析紧密结合起来, 如图 2 所示。
空调压缩机舌簧排气阀运动过程的有限元仿真
空调压缩机舌簧排气阀运动过程的有限元仿真张宇;王家海;彭劼扬【摘要】空调压缩机工作时排气阀阀片在循环气压作用下往复运动进而形成断裂.针对该问题,研究使用有限元方法基于Ansys Workbench平台中的显示动力学模块,对阀片工作时的运动和碰撞全过程进行了动力学仿真,模拟阀片工作时的变形、运动速度和等效应力随时间变化过程.计算发现阀片在上升过程中与限位器表面存在渐进的多次碰撞,导致阀片运动中出现微颤现象,引起速度的波动.阀片与限位器的碰撞同时还导致阀片内最大应力位置的改变,模拟结果显示阀片运动过程中的最大应力发生在阀片中段,而非静载条件下的阀片根部,这与工程应用中阀片的实际断裂情况相吻合.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】4页(P228-231)【关键词】舌簧阀;碰撞;最大应力;有限元仿真【作者】张宇;王家海;彭劼扬【作者单位】同济大学中德学院,上海201804;同济大学中德学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院上海201804;同济大学机械与能源工程学院上海201804【正文语种】中文【中图分类】TH4570 引言气阀是活塞式制冷压缩机的关键部件之一，对压缩机的经济性和可靠性影响重大[1]。
舌簧阀是气阀的一种形式，阀片由弹性薄钢片制成，通过阀片的关闭和开启配合压缩机转子运动实现对气体的压缩和释放，已被广泛运用于微小型空气压缩机和小型制冷压缩机[2]。
在新型压缩机甚至是已投入到实际工程的压缩机中，经常出现阀片断裂的现象，导致压缩机的非正常停机和其他零件的损坏。
因此，对阀片断裂失效的可靠性研究显得非常重要。
在我国舌簧阀的研究多集中于20世纪80、90年代，吴丹青[3]、林梅[4]等人曾系统地介绍了舌簧阀的基本数学模型。
国外对气阀的研究相对较早:Glen[5]和Buliga[6]分别利用了动态应变片和激光仪对阀片运动进行了测量，Ludu等人[7]则用电子内窥仪直接测量了阀片的运动规律。
阀门定位器气动传动系统建模与MATLAB仿真分析
阀门定位器气动传动系统建模与MATLAB仿真分析杨菲;杨德伟【摘要】针对阀门定位器的比例阀-气缸-阀杆系统进行研究,并有针对性地建立了数学模型,利用Simulink对控制系统进行了模拟仿真,对比验证了数学模型的正确性.对仿真曲线的分析,得到对系统动态响应有影响的因素,并对改善系统动态响应特性提出理论分析,为进一步提高系统精度提供理论支持.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2016(054)001【总页数】4页(P22-25)【关键词】调节阀;Simulink;动态响应;压力控制系统;建模【作者】杨菲;杨德伟【作者单位】兰州理工大学机电工程学院兰州 730050;兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TP214阀门定位器是调节阀控制系统中的核心部件，它与调节阀、传感器等一起构成一个闭环控制回路。
阀门静态特性和动态特性的不同直接影响了阀门的质量特性，特别是具有流量调节作用的调节阀。
阀门定位器的使用有助于克服流体介质的扰动和阀门填料的摩擦力，可提高系统控制精度，同时增加控制的灵活性。
设计的调节阀自动调节系统基本结构如图1所示，控制核心是MSP430系列单片机，I/P转换采用先导式电/气比例阀，反馈回路采用阀位反馈和阀后压力反馈的双反馈形式，在硬件上提高了系统的控制精度。
为研究本次设计改进对调节阀动态特性的影响，笔者依据调节阀、薄膜气缸和先导式电/气比例阀的物理结构及基本原理，对本系统进行数学建模和仿真，分析影响系统动态特性的因素，为降低流体介质对调节过程的扰动和实现调节阀的精度控制奠定理论基础。
1.1调节阀调节对象的数学模型调节阀阀杆的运动可认为是在气动力激励条件下的弹簧阻尼机构的运动，等效图如图2所示，将阀杆及其附件视为一个质量为m的质块（将弹簧质量计入其中），设阀杆位移为x（t），气动力为F（t），系统等效刚度为k，系统阻尼系数为c，摩擦因数为f（动摩擦因数为fd，静摩擦因数为fJ）。