飞轮有限元,坎贝尔图

《飞轮有限元,坎贝尔图》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实用标准报告项目背景：某公司计划设计一个飞轮，它的工作转速是0-12000rpm。飞轮由不锈钢制成，其中杨氏模量为140GPa，泊松比为0.28，密度为4400kg/m3，屈服应力为850MPa。飞轮在滚动轴承支座上，底部的垂直位移约束使飞轮绕中心轴旋转。问题：1、飞轮在惯性载荷作用下的最大应力水平。2、是否在工作转速下发生或接近共振。建模：有限元分析首先需要建立模型。在此,首先将“fiywheeliges2016.igs“导入ansys，然后建立有限元模型。具体步骤如下：a.导入IGES文件。用file>import>IGES文

2、档大全实用标准导入后的文件如下图：a.用Preprocessor>Modeling>Delete>LineandBelow删除模型外多余的线。文档大全实用标准a.UsePreprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>LinebyLine>todividelinesandcreateadditionalkeypointsneededforcreatingtheflywheelradialcross-section.b.模型被分开，用Preprocessor>Modeling>Delete>

3、LineandBelow删除图形中多余的线。文档大全实用标准a.用Preprocessor>Modeling>create>Areas>Arbitrary>ByLine创建模型。文档大全实用标准分析：1、用二维模型进行静力分析。a.定义单元属性用Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete定义单元类型，选择PLANE182单元。文档大全实用标准并在选项里选择axisymmetric。定义材料属性Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels。材料为前面要求的不

4、锈钢，注意：此处注意单位换算！因为模型的单位是MM，需要将问题中的材料属性单位均换算成毫米制。a.划分网格文档大全实用标准用Preprocessor>Meshing>Meshtool设定网格尺寸，完成二维模型的网格划分。此处不考虑网格收敛性问题，属于初次划分分析。划分之后的模型如下图：文档大全实用标准a.施加载荷按照设计要求，用Solution>Apply>Structural>DefineLoads>Displacement对飞轮两端轴承处施加固定约束。将最大转速12000rpm定义为载荷施加在模型上。在施加转速约束时，对于只建

5、立了一个截面的模型，首先要用Solution>Apply>Structural>DefineLoads>Displacement>SymmetryB.C.选择转轴作为位移的对称约束。文档大全实用标准用Solution>Apply>Structural>DefineLoads>Inertia>AngularVeloc>Global施加绕Y轴的转速a.求解用Solution>AnalysisType>NewAnalysis定义静力分析的基本类型。文档大全实用标准并求解。应力结果如下图：即模型的最大应力为295.014MPa，在材料的许

6、用应力范围之内。即在最大转速下，结构不会被破坏。1、用三维模型进行模态分析a.在导入二维模型的基础上，用文档大全实用标准Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Area>AboutAxis选择截面，OK，然后选择轴，点ok。通过选择截面绕Y轴旋转得到三维飞轮模型。生成模型如下图：a.定义单元类型和材料属性文档大全实用标准与静力分析一样选择单元类型为SOLID186，此处不需要选择axisymmetric。然后定义材料属性，同静力分析。a.划分网格对三维实体进行网格划分。同样是没有考虑网格收敛性的

7、初划分，得到划分好网格之后的模型如下图：b.施加约束和载荷按照设计要求，对飞轮与轴承接触的面施加固定约束，并将最大转速12000rpm定义为载荷施加在模型上。除了约束是施加在面上以外，其余方法与静力分析类似。c.求解用Solution>AnalysisType>NewAnalysis选择模态分析。并用Solution>AnalysisType>Analysis文档大全实用标准Options设置分析6阶模态。各阶模态图如下：文档大全实用标准文档大全实用标准文档大全实用标准1、转速分析由于陀螺效应，旋转结构的特征频率与其旋转速度相关。

8、计算不痛旋转速度时的频率，可以得到各个模态频率随转动速度的变化曲线。在分析时，选择0.955rpm和11997.736rpm转速计算特征频率，随载荷步的增加，转速增加，生成坎贝尔图需要在各个不同转速下的载荷步频率结果。运行后这两个转速下的频率结果如