叶轮有限元分析.doc

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1、.....有限元法分析与建模课程设计报告报告题目：基于ANSYSWorkbench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：...c.....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ANSYSWorkbench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

2、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...c.....ABSTRACTTheturbochargerisahigh-speedrotatingblademechanic,onceafailure,especiallymovingpartsfailurewillcausetheentireturbochargerdamageinaveryshorttime.Withthecontinuousimprovementoftheturbochargerpressurerat

3、ioandrotationalspeed,turbochargerimpellerrotorstructurereliabilityanalysisbecomemoreimportant.TheuseofacertaintypeofturbochargerimpellersystembyCatiaestablishasimplifiedmodel,andtheuseoffiniteelementanalysissoftwareANSYSWorkbenchanalysistheimpellersystemstaticstrength,getacorr

4、elativecurvewithmaximumstressandspeed.AndtheimpellerprestressedModalanalysis,gettheimpellernaturalfrequenciesandmodeshapes.Providethebasisforoptimizingthedesignanddynamicsanalysisturbochargerimpellersystem.Keywords:Turbocharger,Impeller,FEM,Staticstrengthanalysis,Modalanalysis

5、...c.....目录第1章引言11.1有限元法及其优越性11.2ANSYSWorkbench及其优点11.3问题的工程背景1第2章叶轮强度计算22.1静强度分析22.2静强度分析步骤22.3材料特性定义42.4网格划分52.5载荷和约束施加82.6计算结果及分析92.6.1叶轮应力分析92.6.2叶轮应变与变形14第3章叶轮振动模态计算163.1叶轮的振动与模态163.2带预应力模态分析步骤163.3计算结果与分析18第4章总结20参考文献21...c.....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

6、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]。1.2ANSYSWorkbench及其优点ANSYSWorkbench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。ANSYSWorkbench提供与各种三维软件双向即时互

7、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。ANSYSWorkbench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。ANSYSWorkbench具有强大的装配体自动分析功能，自动化网格划分功能，协同的多物理场分析环境及行业化定制功能，快捷的优化工具DesignXplorer等[2]。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

8、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