叶轮有限元分析

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叶轮有限元分析

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有限元法分析与建模

课程设计报告

报告题目：基于ANSYS Workbench的叶轮结构强度和振动模态分析

学院：机械电子工程学院

指导教师：

学生及学号：

摘要

涡轮增压器是一种高速回转的叶片机械，一旦出现故障，特别是运动部分发生故障，将导致整个增压器在极短时间内损坏。随着涡轮增压器压比及转速的不断提高，增压器转子叶轮部分的结构可靠性分析变得愈为重要。对某型号增压器叶轮系统使用Catia建立简化的模型，并使用ANSYS Workbench有限元分析软件对叶轮系统进行静强度分析，得到最大应力与转速的曲线。以及对叶轮预应力振动模态分析，得到叶轮的自振频率和振型。为涡轮增压器叶轮系统的优化设计和动力学分析提供依据。

关键词：涡轮增压器叶轮有限元法静强度分析模态分析

ABSTRACT

The turbocharger is a high-speed rotating blade mechanic, once a failure, especially moving parts failure will cause the entire turbocharger damage in a very short time. With the continuous improvement of the turbocharger pressure ratio and rotational speed, turbocharger impeller rotor structure reliability analysis become more important. The use of a certain type of turbocharger impeller system by Catia establish a simplified model, and the use of finite element analysis software ANSYS Workbench analysis the impeller system static strength , get a correlative curve with maximum stress and speed. And the impeller prestressed Modal analysis, get the impeller natural frequencies and mode shapes. Provide the basis for

optimizing the design and dynamics analysis turbocharger impeller system.

Keywords:Turbocharger, Impeller, FEM, Static strength

analysis,Modal analysis

目录

TOC \o "1-3" \h \u HYPERLINK \l _Toc12137 第1章引言PAGEREF _Toc12137 1

HYPERLINK \l _Toc23436 1.1 有限元法及其优越性 PAGEREF

_Toc23436 1

HYPERLINK \l _Toc15599 1.2 ANSYS Workbench及其优点 PAGEREF _Toc15599 1

HYPERLINK \l _Toc6672 1.3 问题的工程背景 PAGEREF _Toc6672

1

HYPERLINK \l _Toc9922 第2章叶轮强度计算 PAGEREF

_Toc9922 2

HYPERLINK \l _Toc23709 2.1 静强度分析 PAGEREF _Toc23709 2

HYPERLINK \l _Toc3748 2.2 静强度分析步骤 PAGEREF _Toc3748

2

HYPERLINK \l _Toc1916 2.3 材料特性定义 PAGEREF _Toc1916

4

HYPERLINK \l _Toc4894 2.4 网格划分 PAGEREF _Toc4894 5

HYPERLINK \l _Toc25828 2.5 载荷和约束施加 PAGEREF

_Toc25828 8

HYPERLINK \l _Toc4630 2.6 计算结果及分析 PAGEREF _Toc4630

9

HYPERLINK \l _Toc23426 2.6.1 叶轮应力分析 PAGEREF

_Toc23426 9

HYPERLINK \l _Toc16992 2.6.2 叶轮应变与变形 PAGEREF

_Toc16992 14

HYPERLINK \l _Toc16853 第3章叶轮振动模态计算 PAGEREF

_Toc16853 16

HYPERLINK \l _Toc28410 3.1 叶轮的振动与模态 PAGEREF

_Toc28410 16

HYPERLINK \l _Toc19949 3.2 带预应力模态分析步骤 PAGEREF _Toc19949 16

HYPERLINK \l _Toc804 3.3 计算结果与分析 PAGEREF _Toc804

18

HYPERLINK \l _Toc7609 第4章总结 PAGEREF _Toc7609 20 HYPERLINK \l _Toc19959 参考文献 PAGEREF _Toc19959 21

第1章引言

1.1 有限元法及其优越性

有限元法将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限HYPERLINK "/view/327514.htm" \t

"/_blank" 自由度问题变成离散的有限自由度问题。

由于有限元法处理问题的特点，使其具有独特的优越性。主要表现在以下几个方面：有限元法能分析形状复杂的结构，能够处理复杂的边界条件，能够保证规定的工程精度，能够处理不同类型的材料[1]。

1.2 ANSYS Workbench及其优点