AIFEM是由天洑自主研發的一款通用的智能結構仿真軟件，助力用戶解決固體結構相關的靜力學、動力學、振動、熱力學等實際工程問題，軟件提供高效的前后處理工具和高精度的有限元求解器，幫助用戶快速、深入地評估結構的力學性能，加速產品的設計迭代。

概 要     

 

1）案例描述

水輪機活動導葉對整個機組的性能和安全起著至關重要的作用。為驗證某型水輪機活動導葉剛強度，本案例對其額定水頭工況進行靜力分析。

2）幾何

某型 活動導葉幾何如圖1-1所示，葉片造型類似機翼，一側弧度大，一側弧度小。弧度大側為正面C，弧度小側為反面G。

圖1 幾何模型

3）材料

楊氏模量：20500MPa，泊松比：0.28

4）載荷

正面C壓力：0.37MPa， 反面G壓力：0.074MPa

5）邊界條件

面A ：Ux=Uy=0mm，面B、D、E：Ux=0mm，面F：Uz=0mm

建 模     

 

1）新建方案

① 啟動AIFEM 2023R2；

② 點擊創建方案，在新建方案彈窗中，填寫文件名《水輪機活動導葉》，點擊保存。

圖2-1 AIFEM窗口

圖2-2 新建方案

2）幾何

① 點擊 幾何>導入 ，彈出導入幾何文件彈窗；

② 在導入幾何文件彈窗中 ，選擇幾何文件Vane.step；

③ 選擇默認的‘導入為新模型’，將其導入為‘Vane’，點擊導入。

     

     

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圖2-3 幾何導入

3）網格

① 點擊有限元模型>四面體網格，彈出四面體網格彈窗；

② 在四面體網格彈窗中，選擇整個導葉作為對象，點擊對象右側的確定；

③ 將全局網格尺寸修改為10mm，點擊確定。

     

     

     

     

     

     

     

             

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圖2-4 網格劃分

4）材料

①  點擊有限元模型>材料庫，在材料庫彈窗中，a.選擇系統材料庫中steel材料；b.點擊’>’將其添加至模型材料庫中；點擊確定；

②  點擊有限元模型>固體屬性，在固體屬性彈窗中，a.選擇整個模型為對象，點擊右上角確定；b.選擇對應的幾何賦予steel材料屬性；點擊確定。

圖2- 5  材料賦予

分 析     

 

1）分析步

點擊有限元分析>新增分析，創建一個‘結構分析’ ，選擇子分析步為靜力，點擊確定。

圖3-1 分析步創建

2）邊界條件

① 點擊有限元分析>位移/旋轉，可彈出位移/旋轉彈窗；

② 在第1個位移/旋轉彈窗中，a.選擇面A; b.指定位移Ux=Uy=0mm。勾選繼續新增，點擊確定；

③ 在第2個位移/旋轉彈窗中，a.選擇面B、D、E; b.指定位移Ux=0mm。點擊確定；

④ 在第3個位移/旋轉彈窗中，a.選擇面F; b.指定位移Uz=0mm。反勾選繼續新增，點擊確定。

     

     

     

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圖3-2 邊界條件設置 

3）載荷

① 點擊有限元分析>壓力，可彈出壓力彈窗；

② 在第1個壓力彈窗中，a.選擇弧度大的正面；b施加0.37MPa壓力。勾選繼續新增，點擊確定；

③ 在第2個壓力彈窗中，a.選擇弧度小的反面；b施加0.074MPa壓力。反勾選繼續新增，點擊確定。

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圖3-3 載荷設置

4）求解

① 點擊有限元分析>求解，出現求解彈窗；

② 在求解彈窗中，定義輸出名稱及求解模型，點擊求解提交計算。

圖3-4 求解

后處理    

 

1）云圖查看

① 求解完成后，軟件自動加載計算結果；

② a.在視口區左側選擇S及其下Mises；b.視口區下側選擇相應幀，c.默認變形系數，進行應力云圖查看；

③  a.在視口區左側選擇U及其下Magnitude；b.視口區下側選擇相應幀，c.默認變形系數，進行位移云圖查看。

圖4-1  應力云圖

圖4-2  位移云圖

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