叶轮有限元分析报告
机械设计制造及自动化毕业论文-风力机叶片的有限元分析
风力机叶片的有限元分析学生姓名：1111 专业班级：机械设计制造及其自动化2008级10班指导教师：朱仁胜指导单位：机械与汽车工程学院摘要：通过Solidworks软件对3MW风力机叶片进行建模，然后基于ANSYS 和Workbench分别对其进行模态分析和流固耦合分析，其中流固耦合分析中的结构静力分析部分也使用到了ANSYS Mechanical APDL。
其中模态分析结果表示：叶片的振型以摆振和弯曲为主，其一阶模态频率分别为 0.34Hz，能顺利的避开外在激励频率，避免了共振现象的发生。
流固耦合分析对额定风载进行了数值模拟仿真，通过结构静力分析，对叶片的受力，变形情况有了一个基本的了解，其中叶片在额定风载情况下的最大应力为56MPa，远远低于其实测拉伸强度的720MPa。
在11级风载下的应力云图显示其所受的最大应力为83.8MPa，满足其材料的强度要求。
该分析对进一步的疲劳分析和优化设计等提供了参考和依据。
关键词：叶片建模；模态分析；流固耦合分析；结构静力分析1Abstract:Through the Solidworks software build the blade model which power is 3 MW. Then based on the ANSYS and Workbench software,the analysis of modal and fluid-structure interaction.Andthe Static structural analysis is used the ANSYS Mechanical APDL too.The modal analysisresults show that the vibration modes of this blade are presented as Shimmy and bending,Thefirst modes frequency is 0.34Hz.And it can avoid the external excitation frequencywell,Avoid the resonance phenomenon occurs.The analysis of fluid-structure interaction havedo a numerical simulation about Rated wind load,through the Static structural analysis wehave a basic understanding of the stress and deformation about the blade. And the maximumstress of the blade is 56MPa under the rated wind load.Far lower than the Measured tensilestrength of 720MPa.And under the 11 rating wind load.The stress cloud show that maximumstress is 83.8MPa,Meet the strength of the material requirements.This analysis providesa reference and basis for further fatigue analysis and optimization design.Keywords:Blade modeling；Modal analysis；Fluid-structure interaction analysis；Static structural analysis31 概 述风能是地球表面大量空气流动所产生的动能，风能量具有取之不尽、用之不竭、就地可取、不需运输、广泛分布、不污染环境、不破坏生态、周而复始、可以再生等诸多优点。
基于气固耦合的航空发动机叶轮应力有限元分析
叶轮 强度计 算 的 目的是要 校验 叶 轮在 弯矩 和 扭矩
联合作 用 下所 产生 的应 力是 否满 足强 度要 求 。
作 用。 变 形 固体在 气 流 载 荷作 用 下 会 产 生变 形 或 运 动 。
变 形 或 运 动 又 反 过 来 影 响 气 流 ． 从 而 改 变 气 流 载 荷 的 ５ ３ ＂ 布 和大 小 。 对 于航 空发 动机 叶轮来 说 。 要 模 拟 气 流 对
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ３ ； Ｔ Ｐ ３ ９ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ － ０ ０ ３ ５ － ０ ３
假定 物体 的力 学性 质在 各个 方 向上都 是 相 同的 。
航 空 发 动 机 叶 轮 在 高 速 运 转 过 程 中 需 要 承 受 离 心 力 、 气 流作 用力 等 作 用 ， 叶 轮 内有 很 大 的应 力 产 生 ， 这 是 造 成 破 坏 的 主 要 原 因 。鉴 于 它 的 工 作 条 件 和 重 要 程 度 ． 其应 力 和变 形 计 算 包 括 残余 应 力 、 静应力 、 振 动 交 、 变 应 力 等 的 计 算 。 本 文 全 面 分 析 了 多 个 工 况 下 叶 轮 的
轮 表 面 的 压 力 随 不 同工 况 的 变化 情 况 ， 基 于 气 固耦 舍 利 用 Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ软 件 对 叶 轮 施 加 静 力 栽 荷 ， 进 行 应 力 应 变分 析 ， 并 就 其
结 果进 行 了分 析 和 总 结 。 关键词： 叶轮 数值 模 拟 气 固耦 合 应 力应 变
叶 轮 在 旋 转 过 程 中 ， 由 于 整 体 受 力 不 均 等 原 因 导
叶轮焊接残余应力及变形量的有限元计算分析的开题报告
叶轮焊接残余应力及变形量的有限元计算分析的开题报告一、研究背景叶轮是一种常见的机械零件，其结构复杂，通常由多个叶片和轮盘组成。
在叶轮的生产过程中，需要将叶片和轮盘进行焊接，因此焊接过程会给叶轮带来残余应力和变形量，影响其性能和寿命。
因此，对叶轮焊接残余应力及变形量进行研究和分析具有重要的理论和应用价值。
二、研究目的本文旨在利用有限元方法，对叶轮焊接过程中残余应力和变形量进行分析，探究其成因和规律。
三、研究内容和方法研究内容：1. 叶轮的三维有限元建模和网格划分；2. 叶轮焊接时的加热过程仿真，并进行温度场分析；3. 叶轮在冷却过程中的变形量仿真，并进行位移场分析；4. 叶轮焊接残余应力的计算和分析，包括主应力、主应力方向、剪应力等参数的求解；5. 叶轮变形量和残余应力与焊接工艺参数（如温度、焊接速度、加热时间等）的关系分析和优化。
研究方法：在ANSYS软件平台下，利用有限元方法建立三维叶轮模型，并进行热力耦合分析和残余应力分析，采用不同的焊接工艺参数，比较分析不同方案下叶轮焊接残余应力和变形量的变化情况，并对其影响因素进行探究。
四、研究意义1. 深入了解叶轮焊接过程中的残余应力和变形量成因和规律；2. 为叶轮焊接工艺的优化提供有力支持；3. 对叶轮结构的优化及寿命提高有一定帮助。
五、计划进度第一章绪论（已完成）第二章叶轮三维有限元建模和网格划分（已完成）第三章叶轮的热力耦合分析（正在进行中）第四章叶轮的变形量仿真和位移场分析第五章叶轮焊接残余应力的计算和分析第六章焊接工艺参数对残余应力和变形量的影响第七章结论与展望六、参考文献1. 马利军. 焊接变形控制技术的研究与运用[D]. 长春: 吉林大学, 2005.2. 黄国庆. 叶轮焊接残余应力数值计算与仿真研究[D]. 青岛: 青岛科技大学, 2013.3. Doyoyo, M. Infrared thermography technique for residual stress measurement in welded components: a review[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2012, 17(5): 365-375.4. Yoon N K, Kim J H. Evaluation of residual stresses in a thick-walled cylinder fabricated by gas tungsten arc welding using a ring-core technique[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, 180(1-3): 23-29.。
基于UG的透平压缩机转子叶轮的有限元分析
▲ 图 １ 过 盈 量０ ４ｍｍ时 的叶 轮 应 力 云 图 ３ ．
▲ 图 ｌ 过 盈 量０ ４ｍｍ短 叶 片 根 部应 力 云 图 ４ ．
知 ， 轴 配 合过盈 量 至少 大 于０３ 孔 ．
ｍ ｍ ０
３ ２ 考 虑 过 盈 装 配 条 件 下 的 叶 ．
轮 强度
由以 上 分 析 可 知 ， 轴 装 配 孔
高 达 每 分 钟 上 万 转 ） 其 离 心 产 生 的 惯 性 力 对 叶 轮 的 破 ，
坏 是 不 可 轻 视 的 ， 一 影 响 甚 至 大 大 超 过 高 速 气 流 冲 这
刷对 叶片的破坏 。
至 于 过 盈 量 ， 轮 和 轴 的装 配 随 着 过 盈 量 增 大 ， 叶 其
接 触 面 和 接 触 应 力 都 增 大 ， 过 小 的过 盈 量 会 导 致 松 而
０ ３ｍｍ 如 图 ３。 盈 量 取 Ｏ ４ ｍｍ 如 图 ４， 盈 量 取 ０ ５ ． 过 ． 过 ．
虑 到 整 体 结 构 是 实 体 结 构 ， 以 采 用 ３ 四面 体 １ 节 点 所 Ｄ ０
单元模 拟划 网格 ， 图２ 示 。 如 所
２ 压缩机叶轮静力学有限元分析
★浙 江 省科 技 厅 资 助项 目（ 号 ：０ ７ １Ｓ ０ ８ ８ 编 ２ ０ Ｃ １Ａ１０ １ ） 收 稿 日期 ：０ ８ ８ ２０ 年 月
３ 叶 轮 强度 分 析
３ １ 忽 略 装 配 因 素 ， 叶 轮 强 Ｉ＿ 变 形 的 分 析 ． 对 ｆ和
部 ， 由 受 力 云 图 可 知 这 区 域 的 应 力 不 大 ， 可 不 考 但 故 虑 ， 我 们 关 心 的是 叶轮 在无 装 配 约 束 条件 下 其孔 而 变 形 量 多 大 ， 是 至 关 重 要 的 ， 为 当 孔 轴 配 合 的 过 盈 这 因
农用风机叶轮的有限元分析
变量施肥研究现状及在新疆棉花上的应用展望赵登峰，张立新，吴金林(石河子大学机械电气工程学院．新疆石河子832003)摘要：介绍r精准农业背景下的变饿施肥及其实现流程，阐述了目前国内外变量施肥机的研究现状．对国内外典型变量施肥机的结构、特点及控制系统进行了比较，并对其性能、适应性等进行了分析。
总结了我国变量施肥机械存在的问题和不足．提出了应在我国规模化、机械化水平较高的新疆棉区大力发展变量施肥机械的建议，探讨了变量施肥机械的发展趋势。
关键词：精准农业；变量施肥；研究现状中圈分类号：s224．2文献标识码：A文章编号：1003—1鸲x12012)04碰13-060引言世界农业发展的实践证明，施用化肥是最快、最有效、最重要的增产措施(如图l所示)。
随着农业生产的发展，中国的化肥施用量逐年增长。
我国化肥总产量占世界的16．6％，仅次于美国+居世界第2位，总施用鼍占世界的27．5％．居世界第l位…。
但我国在化肥施用方丽仍大量存在化肥利用率偏低和氮、磷、钾及微量元素施用量比例失调等问题。
据测定，我国化肥一般当季利用率，氮肥为30％一35％．磷肥为】O％～20％，钾肥为35％一50％”，普遍低于美国和日本等发达国家10～20几个百分点。
未被利用的化肥一方面造成经济上的重大损失”1，另一方面导致水土流失、土壤生产力下降、地下水污染等生态问题以及农产品品质下降等问题，已引起了全世界的广泛关注”o。
化肥的合理施用可以提高产量，改善农产品品质，提高土壤肥力．发挥良种潜力，增加收益。
但是如果施用不合理，还可能引起相反的效果，造成土壤板结，结构变差，土壤综合肥力下降，而且使化肥施用成本增加，农产品品质下降，增产不增收”1。
变量施肥能使农业技术措施与农田变异精确匹配，精确控制农田每一板块化肥施用量，从而做到有目的地合理施肥。
因此，变量施肥的研究与发展将有助于我国人口、资源和环境等方面重大问题的解决，有助于农业资源的高效利用和环境保护，有助于生产成本的收稿目期：20l l—06—2I基金项目：石河于大学科学研究发展计划“自然科学与技术刨新”项目(zR K x2008014)；科技盘新项目(xB)【J一201I一020)作者简介：赵程蚌(1986一)，女．河南J爿几人，硕士研究吖-．(E圳1) zdf l9860916@163com．通讯作者：张立新(19盯一)．男．新耨石州子人．教授，硕t生导师降低和产量的提高，对实现我国农业的可持续发展具有重要意义o“。
电阻点焊离心泵叶轮有限元分析
Ｗ ＡＮＧ ｎ ， ＡＮＧ ｎ ． ｕ ＺＨＡＮＧ ａ ｇ。 ＸＵ ａ — ｉ Ｙａ ｇ Ｗ Ｈｏ ｇ ｙ ， Ｘｉｎ Ｘｉｏ ｍ ｎ
，
（ ．ｉｎｓ ｎ ｅｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ １０ ３ Ｃ ｉａ １ＪａｇｕＵ ｉ ｒｉ ， ｈｎｉ ｇ２ ２ １ ， ｈ ； ｖ ｔ ａ ｎ ２ Ｘ ＭＧ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｃｉｅｙＣ ．Ｌｄ ｕｌｉｇＭ ｃ ｉ ｒ ｏ ， ｕｈｎ２ １０ ， ｈｎ ） ． Ｃ ｏｓ ｔ ｎＭａｈｎｒ ｏ ，ｔ．Ｂ ｉ ｖ ａｈｎ ｙＣ ． Ｘ ｚｏ ２ ０４ Ｃ ｉａ ｕ ｒ ｉ ｄ ｅ
关键 词 ： 离心泵 ； 叶轮 ； 电阻点 焊 ； 固耦合 ； 流 有限元分析
中图分类号 ： Ｔ ３ １ Ｈ １ 文献标识码 ： Ａ ｄｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０５—０ ２ ．０ １ １ ．０ ｓ ３ ９ ２ １ ．０ ０５
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎｔＡｎａ ｙ ｉ ｏ ｈｅ Ｒｅ ｉｔ ｎｃ ｐｏ ｅ ｄ ｄ ｌ ｓｓｆ ｒ ｔ ｓｓ ａ ｅ Ｓ ｔＷ ｌ ｅ Ｉ ｐ ｌ ｒ ｏ ｈｅ Ｃｅ ｒ ｆ ａ ｍ ｐ ｍ ｅ ｌ ｆ ｔ ｎｔ ｉｕｇ ｌＰｕ ｅ
ｔｅ ｄ ｓｇ ｏ ａｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｒ ａｃ ｌｔｄ ｈ ｅ ｉｎ ｆ ｗ ｒ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ｗｅ ｅｃ ｌ ｕａ ｅ ．Ｍｏ ｅ ｖ ｒｔ ｅｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｆｔ ｅｍａ ｉ ｍ ｔ ｓ ｎ ｔｌ ｅｏ ｍａｉ ｎ ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｉ ｒ ｏ ｅ ｈ ｒｃ ｅｉ ｉ ｏ ｘ ｍｕ ｓｒ ｓａ ｄ ｔ ａ ｆ ｒ ｔ ｔｄｆ ｒ ｎ ｈ ｓｃ ｈ ｅ ｏ ｄ ｏ ｆ ｌ ａｅ ａ ｎ ｅ ｔ ｔｄ ｆ ｗ ｒ ｔｓ ｗ ｓ ｉｖ ｓｉａ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｒ ｖｄ ｆ ｃｉｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｈ ｔ ｃｕ ａ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｆ ｒ ｈ ｅ ｉ ａ ｃ ｐ ｔ ｏ ｇ ｈ ｅ ｕ ｔ ｐ ｏ ｉｅ ｅｆ ｔ ｅｅ ｅ ｃ ｓｔ ｔ ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｌ ｓ ｎ ｐｉ ａｉ ｅ ｒｓｓ ｎ ｅ ｓ ｏ ｓ ｅ ｖ ｏ ｒ ｄ ｇ ｍｉ ｏ ｏ ｔ ｔ ｗｅｄ ｄ ｉ ｅｌ ｒ ｌｅ ｍｐ ｌ ． ｅ
船舶轮机叶片失效分析及其改进有限元分析探讨
船舶轮机叶片失效分析及其改进有限元分析探讨摘要:为了对船舶轮机叶片进行改进优化，本文通过建立的叶片有限元模型，计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据，并对应力和应变数据进行可靠性分析，同时为了保证轮机叶片的正常工作，通过对轮机叶片的材料进行改进，利用多物理场有限元仿真软件COMSOL，计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比，对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。
关键词：有限元法；轮机叶片；可靠性；流场1前言船舶轮机叶片广泛应用于动力推进装置，如应急推进装置和燃气轮机等，有些辅助动力装置中也采用了叶片设计，比如风机、叶片泵等。
本文只考虑在水介质中工作的轮机叶片，工作过程中水流由叶片进水口流向出水口，叶片承受流体的阻力和冲刷。
在轮机叶片的设计过程中，为了提高设备的过流能力和转轮效率，尽量减薄了叶片厚度。
同时，叶片设计为具有良好的刚度和强度，在实际载荷工况下，不会断裂失效，也不会出现大变形，使叶片与转轮室壁碰撞。
然而在轮机叶片实际工作中，由于叶片的结构薄弱，最易出现的故障就是叶片发生疲劳断裂失效。
由于轮机叶片在水下进行工作，很难通过测量的方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。
在这种情况下，本文基于有限元法对轮机叶片进行模拟计算，获得叶片的应力场和位移场的分布，从而为叶片断裂事故的失效分析提供技术支持，并对叶片结构的改进提供具体方案。
2叶片的有限元模型建立2.1叶片的有限元模型某船舶轮机叶片的三维模型具有8个相同的轮机叶片，具有对称结构，基于Floquet理论可以应用于空间周期结构的小振幅问题，旋转叶片可以看作是周期时变系统，所以仅通过对对称的一个扇区进行分析，利用循环对称性，可以发现全部问题的所有本征模式。
其中循环对称模式号m可以从0到N/2变化，其中N是总数，使θ=2π/N。
因此在笛卡尔坐标系中，可以将其分为8个相同的对称扇区，每个扇区由相对绕z轴旋转π/4角度。
渣浆泵叶轮的有限元强度分析
施 加 的 作 用力 （ 力）稳 态 的惯 性 力（ 重 力 和 离 心 压 、 如
０ 引 言
主要运 用 Ｐｏ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ 软件 强大 的建模 功 能 ｒＥ ＧＮ Ｅ Ⅲ ／
力）位 移载荷 、 度载荷 ． 、 温
１ 有 限元 模 型 的 建 立
以离心 式 渣浆 泵 叶轮 空转 和 工作 时强 度 的有 限
（ 西理 工 大 学 机 电 工 程学 院 ， 西 赣 州 ３ １ ０ ） 江 江 ４ ０ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 ： 先用 Ｐ ｏ Ｅ Ｉ Ｅ 软件 构建矿 用 离心 式渣 浆 泵叶轮模 型 图， ｒ ／ ＮＧ ＮＥ Ｒ 再利 用 Ａ ＹＳ ． 限元分 ＮＳ ５ ０有
析 软件 对其 叶轮 进行 有 限元 强度 分析．再根 据 泵 空转和 工作 时 两种 不 同情 况进 行有 限元 强度分 析 ，
Ａｂｓｒ ｃ ： ｍｏ ｅ ｆｉ ｅ ｌ ｒ ｆｃ ｎｒｆ ｇ ｌｓｕ ｒ ｍｐ ｏ ｎｉ ｇ ｉ ｄ ｔｙ ｉ ｓａ ｌｓ ｅ ｔ ｏ ＥＮＧＩ ｔ ａ ｔ Ａ ｄ ｌｏ ｍｐ ｌｅ ｓ ｏ ｅ ｔ ｕ ａ ｌ ｒｙ ｐｕ ｓ ｆ ｒｍｉ ｎ ｎ ｕｓｒ ｓ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｗｉｈ Ｐｒ ／ ｉ ＮＥＥＲ ｂ ｆｒ ｅ ｏ ｅ ＡＮＳ Ｓ ． ｓａ ｐ ｉ ｄ ａ ｈ ＥＡ ｏ ｔ ｒ ｏ ｃ ｎ ｕｃ ｔｅ ｇ ｈ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｍｐｅｌ ｒ ｔ Ｉ ５ ０ ｉ ｐ ｌｅ ｓ ｔ ｅ Ｆ ｓｆ ｗａ ｅ ｔ ｏ ｄ ｔａ ｓｒ ｎ ｔ ｎ ｌｓｓ ｏ ｈｅ ｉ ｌｅ ｓ ｗｉｈ ＦＥＡ ｔ ｄ． Ｍｅｈｏ Ｓ ｂ ｅ ｕ ｎ ｌ ，Ｆ ｕ ｓ ｑ ｅ ｔｙ ＥＡ ｎ ｓｒ ｎ ｔ ｓ ｃ ｒ ｅ ｕｔｏ ｗｏ ｃ ｓ ｓ ｏ ｕ ｏ－ｌａ ｐｅ ａｉ ｎ ｎｄ ｗｉ ｌ ａ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｔｅ ｇｈ ｉ ａ ｒ ｄ ｏ ｎ ｔ ａ ｅ ｆ ｐ ｍｐ ｎ ｉ ｏ ｄ ｏ ｒ ｔｏ ａ ｔ ｏ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ， ｈ－ ｏ
有限元分析报告书【范本模板】
轴流式通风机叶轮与机座有限元分析分析与优化报告书第2 页共47 页目录第一部分机座的有限元分析与优化—-———--—--—--—--———--——---——--——--—- 41。
1 机座分析的已知条件--—--—--—--—-----—-———---—-————--—-—-——-—— 41。
2 材料的力学性能--—--——-—-——--———-——-—--——---—--------—-————--- 41。
3 有限元分析模型——-—-—--—-—--—------——----———-————-———------—-- 41.3.1 分析前的假设--——-——-——---—-———-——-—---———-—---—-————— 41。
3.2 建立分析模型—--—-————--———---—————--—--—-————-——---—— 51。
3.3 建立有限元分析模型—-——-——-————---———--———-----—--—-- 71.4 计算结果——----——----—--—--—--—————---------———-—————————-—---— 71.4.1 变形结果———---—-——-—-—--——-------——-------—-——————-—-—- 71.4.2 应力结果-——-—--————-----——-—-——--—-—--—-——-—--————----— 81.4。
3 路径结果—-——-----——-—----——-—---—-—-—-———--——--————---- 111。
4。
4 分析结果评判-———-----———-----——-———-—-----——--—--—--—- 131.5 机座优化-———-—---—————-—-------——--——--——--——-——-—---——--—---- 141.5。
1 优化参数的确定—-—-—--—---—-——------——--——-----————-—— 141.5。
离心式料渣泵工程陶瓷叶轮强度的有限元分析
［］李革，陈林，赵玉萍 ． ４ 陶瓷复合钢管热应力的有限元
计算 ［］ Ｊ ．包头钢铁学院学报，２０ ，２ （ ） ２～ ０５ ４ １ ：９
曩
曩
囊 翻
ｄ１
图 ５ 沿 ｐｔ １、ｐ ｔ ２的径向和轴 向应力变化曲线 ａ ｈ ａ ｈ
一 一
ａ ）路径 １ 径向应力变化曲线 ｃ ）路径 ２径向应力分布曲线
ｂ ）路径 １ 轴向应力变化曲线 ｄ ）路径 ２ 向应力分布曲线 轴
３ ）通过对陶瓷叶轮工作 时受 到的应力的仿 真分析 ， 进一步证 明了氧化铝工程陶瓷 叶轮的制造可行性 ，为陶
一
四、结论
１ ）叶轮工作时受到的应力的仿真计算结果与实际
情况较为吻合 。 ５ ｊ ２ ）叶轮工作时 叶片根部 和叶 轮轮毂 与轮 盘结合 部 位受到的应力最大 。叶片的疲劳破坏是 导致 叶轮失效 的 个很重要 的原 因，因此 ，在叶轮设计 时一定要加强 叶
伸的一条路径命名为 ｐｔ １ ａ ｈ ，沿 叶轮轮 盘径 向延伸 的
计算时需做以下假设［ ：①泵体内部叶轮 中流体为定 ］ 常、 理想不可压缩流体。②忽略流体与轮盘表面沿径向 的摩擦作用，假设流体对叶轮的反作用力均匀地分配到 ６ 个叶片上。③假设叶轮在工作过程中，氧化铝陶瓷的
物理参数不变 。
１ 模型的有限元网格划分 ．
单 元 类 型 选 静 力 结 构 单 元 ，选 择 Ｓｌ Ｔｔ ｏｄ ｅ ｉ
进行设计时 ，计算叶片的强度对 于陶瓷叶轮来说 显得尤
离心风机叶轮盖盘热锻有限元分析
离心风机叶轮盖盘热锻有限元分析1. 研究背景和意义a. 离心风机叶轮的作用和重要性b. 热锻技术在零件制造中的应用和优势c. 研究离心风机叶轮盖盘热锻的意义和目的2. 问题描述和理论基础a. 离心风机叶轮盖盘的结构和特点b. 热锻工艺和方法的基本原理和模拟方法c. 热锻过程中的温度场、应力感和应变感等影响因素3. 有限元建模和模拟分析a. 利用有限元软件建立离心风机叶轮盖盘的三维模型b. 设定叶轮盖盘热锻过程中的边界条件和材料参数c. 进行热锻过程的数值模拟，得到叶轮盖盘的应力和应变分布等结果4. 结果分析和讨论a. 分析叶轮盖盘在不同热锻工艺参数下的应力分布和应变感变化b. 研究其材料性能和机械性能的变化和影响因素c. 分析并比较模拟结果与实际试验结果的误差和一致性5. 总结和展望a. 总结离心风机叶轮盖盘热锻的有限元分析结果和结论b. 对其材料性能、机械性能和工艺参数的优化提出建议和展望c. 探讨相关领域中的热锻技术及其未来的发展趋势第一章：研究背景和意义离心风机是现代工业中常用的一种设备，其应用广泛，包括空调、通风、制药、化工等多个领域。
离心风机的核心部件是叶轮，而叶轮的盖盘在保证叶轮正常工作的同时还要具备一定的强度和稳定性。
为了保证叶轮的高效运转和长寿命，需要采用高品质的制造工艺和材料。
传统的叶轮盖盘制造工艺是通过铸造或者加工而成，然而这些方法制作出来的叶轮盖盘存在一定的缺陷，例如铸造制造过程中的气孔、裂纹、夹渣等缺陷，对于加工工艺则存在较大的难度和时间成本。
为了改善叶轮盖盘制造的缺陷和提高强度，热锻工艺被引入到叶轮盖盘的制造中。
热锻是一种应用高温下施加压力的制造工艺，也被称为火花冲压。
热锻能够改善金属的内部晶粒和纤维结构，增加材料的强度和韧性，同时还能够减少金属缺陷和提高材料的密度。
因此，热锻工艺被广泛应用于各个领域的金属制件的生产中，包括叶轮盖盘制造。
离心风机叶轮盖盘的热锻是一个较为复杂的制造工艺，涉及到材料的加工、设计、模拟和分析等多个方面。
叶轮有限元分析知识分享
叶轮有限元分析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ABSTRACTThe 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目录第1章引言 01.1 有限元法及其优越性 01.2 ANSYS Workbench及其优点 01.3 问题的工程背景 0第2章叶轮强度计算 (1)2.1 静强度分析 (1)2.2 静强度分析步骤 (1)2.3 材料特性定义 (3)2.4 网格划分 (4)2.5 载荷和约束施加 (6)2.6 计算结果及分析 (8)2.6.1 叶轮应力分析 (8)2.6.2 叶轮应变与变形 (12)第3章叶轮振动模态计算 (14)3.1 叶轮的振动与模态 (14)3.2 带预应力模态分析步骤 (15)3.3 计算结果与分析 (16)第4章总结 (18)参考文献 (19)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。
罗茨风机叶轮过盈配合的有限元分析
过 盈 配 合 属 于 接 触 问 题 ，利用 过 盈 量 产 生 径 向 压 力 ，
依 靠 由该 压 力 产 生 的 摩 擦 力 来传 递 扭 矩 和 轴 向力 。两 配
合面间通常承受交变载荷， 易发 生 相 对 滑 动 ， 导致 配 合 面
接触 状 态 和应 力 状态 发 生 变 化 。在 过 盈 配合 中 ， 随外 载 荷
产 生 的边 界非 线 性 问题 ，求解 过程 需 用 迭 代法 多次 完 成 。
迭代 法 是 从预 先 假 定 的接 触 状 态 和 可能 的接 触 区域 出发 ， 按 对应 的定解 条 件 建 立方 程求 解 ， 再 验证 假 定 接 触 状态 对 应 的判 定 条件 是 否 得 到满 足 。若 满 足 ， 求 解 结束 ； 否 则 须按
导致 叶轮 内孔局部 产生 塑形 变形 或者开 裂 。 当过盈 量太 小 ，
（ ４）
（ ５）
式 中 ，Ｋ ・ 、 Ｋ ｚ 为 物 体 １和 ２的 刚度 矩 阵 ； Ｕ 、 Ｕ 为 两离
在设备 工作 时又 容 易造 成 松动 和偏 心 ，易造 成 传递 扭矩 的
不足 ， 产 生较 大震 动和 噪音 。传 统 的计 算方 法 中 ， 对 强度 校 核较 为有 限 ， 无法 了解材 料应 变部 分和 范 围 ， 尤其 对 应力 接
１ ２
现 代 制 造技 术 与 装备
２ ０ １ ４ 第１ 期总 第２ １ ８ 期
罗茨 风 机 叶轮 过 盈 配 合 的有 限元分 析
吕 娜 王 坤
（ １ ． 泰 安 煤 矿机 械 有 限公 司， 泰安 ２ ７ １ ０ ０ ０； ２ ． 青 岛 天 时石 油机 械有 限公 司 ， 青岛 ２ ６ ６ １ ０ ８ ）
有限元分析报告
有限元分析报告有限元法在工程领域的发展现状和应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：（1）增加产品和工程的可靠性（2）在产品的设计阶段发现潜在的问题（3）经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本（4）模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费一、有限元法的基本思想有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。
由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。
这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。
有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：1物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。
离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告1. 引言有限元分析是一种常用的工程分析方法，广泛应用于结构力学、流体力学、热传导等领域。
本报告将介绍一个有限元分析实验的结果和分析。
2. 实验目的本实验的目的是通过有限元分析方法，对某个结构进行应力和位移的计算和分析。
通过实验，我们可以了解有限元分析的基本原理和步骤，并掌握有限元分析软件的使用技巧。
3. 实验方法3.1 建模首先，我们需要将实际结构建模成有限元模型。
在本实验中，我们使用了一种常见的有限元建模软件。
根据实际结构的几何形状和材料性质，我们将结构划分为若干个小单元，并在每个小单元内进行网格划分。
3.2 材料参数在建模过程中，我们需要为每个小单元指定材料参数，如弹性模量、泊松比等。
这些参数将影响最终分析结果。
3.3 加载条件为了模拟实际工况，我们需要为模型施加适当的加载条件。
根据实际情况，可以施加静力加载、动力加载等不同的加载方式。
3.4 分析设置在进行有限元分析之前，我们需要设置一些分析参数，如计算步长、收敛准则等。
这些参数将影响计算结果的准确性和计算速度。
3.5 分析求解完成以上步骤后，我们可以进行有限元分析的求解。
通过求解有限元方程组，我们可以得到结构在加载条件下的应力和位移分布。
4. 实验结果与分析在本实验中，我们得到了结构在加载条件下的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以得到以下结论：4.1 应力分布根据实验结果，我们可以观察到结构上不同部位的应力分布情况。
通过比较不同材料参数和加载条件下的应力分布，我们可以评估结构的强度和稳定性。
4.2 位移分布位移是另一个重要的分析指标。
通过观察结构上的位移分布情况，我们可以了解结构在加载条件下的变形情况。
这有助于评估结构的刚度和变形限制。
4.3 敏感性分析在实际工程中，材料参数、加载条件等往往存在一定的不确定性。
通过敏感性分析，我们可以评估结构对这些参数变化的敏感程度，从而为工程设计提供参考。
5. 结论通过本次有限元分析实验，我们了解了有限元分析的基本原理和步骤，掌握了有限元分析软件的使用技巧。
基于ANSYS软件的叶片轮盘的模态有限元分析报告
基于ANSYS软件的叶片轮盘的模态有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对叶片轮盘的模态进行分析,计算出叶片轮盘的固有频率和振型。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为叶片轮盘的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如图1所示为简单叶片轮盘模型，模型基本结构如右所示。
参数如下：1）轮盘：空心，内径（半径）为0.2m，外径（半径）为0.4m；等厚，厚度为0.02m。
2）叶片：简化为长方体，弦长为0.02m，厚度为0.01m，叶高为0.12m。
3）安装：轮盘内孔与阶梯状主轴配合连接。
4）材料：主轴，叶片与轮盘材料相同，密度为8.24 x103kg/m3，弹性模量为2.0x1011Pa，泊松比为0.3。
根据上述条件建立叶片轮盘模型，并建立配合的主轴模型，主轴尺寸自行定义，叶片和轮盘采用共节点连接，轮盘和主轴则采用接触连接，主轴两端固定约束，分析结构前六阶固有频率。
图1 叶片轮盘三、有限元建模首先建立叶片/轮盘结构的三维实体模型，采用软件自带的三维模块进行几何模型建立，首先建立轮盘部件，轮盘尺寸为：空心，内径（半径）为0.2m，外径（半径）为0.4m；等厚，厚度为0.02m。
建立方法为：首先在草绘面建立轮盘截面，然后通过拉伸功能建立轮盘实体。
完成轮盘建模后，建立叶片部分，叶片尺寸为：简化为长方体，弦长为0.02m，厚度为0.01m，叶高为0.12m。
首先建立叶片截面，然后通过拉伸功能拉伸处单个叶片实体，最后通过环形阵列功能，阵列出18个叶片实体，最终几何模型如下图所示。
再进行主轴部件建立，首先在轮盘圆心位置建立直径为0.4m的草绘圆，并进行拉伸，采用两侧等向拉伸，分别拉伸1m，再做主轴两端分别建立直径为0.2m的草绘圆，并拉伸0.5m，形成阶梯轴，如下所示如图 2所示，采用材料默认的结构钢材料即可，材料的杨氏模量为2e11Pa，泊松比为0.3，密度7850kg/m3，所有部件材料为结构钢。
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1.3 问题的工程背景
涡轮增压器压气机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损坏[3]。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。车用涡轮增压器的工作转速一般为100000r/min，最高达近260000r/min。叶轮的高速旋转造成应力过大导致低周疲劳、一次性强度破坏以及叶轮振动引起的损坏是增压器叶轮损坏的主要原因。本文运用大型通用有限元分析软件 ANSYSWorkbench，对某型号涡轮增压器叶轮进行了静强度分析以及预应力振动模态分析，分别得出最大应力与转速关系和自振频率和振型，为叶轮的动态特性设计和动力学分析提供了理论依据。
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。
Keywords:Turbocharger, Impeller, FEM, Static strength analysis,Modal analysis
第1章 引言1
1.1 有限元法及其优越性1
1.2 ANSYS Workbench及其优点1
1.3 问题的工程背景1
第2章 叶轮强度计算2
2.1 静强度分析2
1.2 ANSYS Workbench及其优点
ANSYS Workbench整合ANSYS各项顶尖产品，简单快速地进行各项分析及前后处理操作。ANSYS Workbench提供与各种三维软件双向即时互动的强结能力及方便迅捷的设计流程，可以协助设计开发者轻易发挥CAE对设计流程最大的贡献。ANSYS Workbench与CAD系统的实体及曲面模型具有双向连结，其导入CAD几何模型之高度成功率，可大幅降低除错时间且缩短设计与分析。鉴于其优越的处理能力，本文选择其作为处理问题的工具。
第2章 叶轮强度计算
2.1 静强度分析
静强度分析研究结构在常温条件下承受载荷的能力，通常简称为强度分析。静强度除研究承载能力外，还包括结构抵抗变形的能力（刚度）和结构在载荷作用下的响应（应力分布、变形形状、屈曲模态等）特性。
静强度分析包括下面几个方面的工作。
1校核结构的承载能力是否满足强度设计的要求，其准则为： 若强度过剩较多，可以减小结构承力件尺寸。对于带裂纹的结构，由于裂纹尖端存在奇异的应力分布，常规的静强度分析方法已不再适用，已属于疲劳与断裂问题。
2.2 静强度分析步骤荷和约束施加8
2.6 计算结果及分析9
2.6.1 叶轮应力分析9
2.6.2 叶轮应变与变形14
第3章 叶轮振动模态计算16
3.1 叶轮的振动与模态16
3.2 带预应力模态分析步骤16
3.3 计算结果与分析18
第4章 总结20
参考文献21
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 blademechanic, 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 androtationalspeed, turbocharger impeller rotor structure reliability analysis become more important. The use of a certain type of turbocharger impeller systembyCatia establish a simplified model, and the use of finite element analysis software ANSYS Workbenchanalysistheimpeller system static strength ,get a correlative curve with maximumstress and speed. And the impeller prestressed Modal analysis,gettheimpeller natural frequencies and mode shapes. Provide the basis for optimizing the design and dynamics analysis turbocharger impeller system.
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]。