一、問題描述

某型壓氣機輪 盤如圖1所示，其截面如圖2所示。盤上6個均壓孔均布。將葉片引起的離心效果均勻施加于輪、盤邊緣。

                                                                                   圖1 帶有均壓孔的壓氣機輪 盤

                                                                                      圖2 壓氣機盤截面

圖中所標各點坐標如表所示。

點編號	1	2	3	4	5	6	7	8
X	226	226	157	237.5	229.2	237.5	126	138
Z	208.8	258.7	258.7	220.3	220.3	208.8	276.7	276.7
點編號	9	10	11	12	13	14	15	16	17
X	102.5	102.5	237.5	237.5	135	243.85	243.85	229.2	162.5
Z	263	248.7	273.8	264.1	248.7	273.8	254.8	254.8	264.1

二、實驗步驟

1）建立模型

創(chuàng)建關(guān)鍵點

                                                                                         圖3 創(chuàng)建輪 盤截面上的關(guān)鍵點

創(chuàng)建線和面

                                                                                           圖4 創(chuàng)建的輪 盤截面

創(chuàng)建扇形區(qū)

                                                                                           圖5 創(chuàng)建盤的扇區(qū)

                                                                                          圖6 帶有均壓孔的基本扇區(qū)

軸向徑向分割以便劃分六面體網(wǎng)格

                                                                                          圖7 沿周向、徑向分割后的基本扇區(qū)

2）設定單元類型相應選項

a.  Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

b.  選擇 Add . . .

c.  左邊單元庫列表中選擇 Solid.

d.  在右邊單元列表中選擇 brick 8node 45

3）定義材料屬性

a.  Preprocessor > Material Props >-Constant- Isotropic

b.  選擇 OK to 定義材料 1.

c.  在EX框中輸入1.15e6（彈性模量）.

e.  在PRXY輸入0.30782(泊松比)

d.  選擇OK 定義材料屬性并關(guān)閉對話框.

                                                                                               圖8 定義材料屬性

4）對盤扇區(qū)進行網(wǎng)格劃分

                                                                                                 圖9 劃分的網(wǎng)格

5)施加載荷和約束

施加位移約束，在鼓桶處施加位移約束，在鼓桶的上表面施加徑向約束，在鼓桶的側(cè)面施加軸向約束，為避免剛體位移，兩個位置的周向約束均被固定。

                                                                                        圖10 在鼓桶上施加的徑向和軸向位移約束

施加轉(zhuǎn)速引起的慣性載荷

                                                                                        圖11 定義轉(zhuǎn)速慣性載荷

                                                                                         圖12 提取數(shù)值參量對話框

                                                                                            圖13 施加的集中載荷

6）求解

單擊Main Menu> Solution> Solve>Current LS

7）查看結(jié)果

變形結(jié)果

                                                                                             圖14 總變形圖

                                                                                                     圖15 等效應力

命令流文件:

!設定分析文件名和分析標題

/FILNAME,CH09

/TITLE,static analysis of compressorstructure with hole

!進入前處理器

/PREP7

ET,1,SOLID45        !指定8節(jié)點六面體單元SOLID45

MP,EX,1, 1.15e5     !定義材料屬性之楊氏模量為1.15e5MPa

MP,PRXY,1,0.30782    !定義材料屬性之泊松比為0.30782

MP,DENS,1,4.48e-9    !定義材料密度為4.48e-9噸/立方毫米

!根據(jù)坐標創(chuàng)建輪 盤截面關(guān)鍵點

K,1,226,,208.8

K,2,226,,258.7

K,3,157,,258.7

K,4,237.5,,220.3

K,5,229.2,,220.3

K,6,237.5,,208.8

K,7,126,,276.7

K,8,138,,276.7

K,9,102.5,,263

K,10,102.5,,248.7

K,11,237.5,,273.8

K,12,237.5,,264.1

K,13,135,,248.7

K,14,243.85,,273.8

K,15,243.85,,254.8

K,16,229.2,,254.8

K,17,162.5,,264.1

/PNUM,KP,1 !打開關(guān)鍵點編號顯示

/PNUM,LINE,1 !打開線編號顯示

/NUMBER,0 !只顯示編號，消除彩色顯示

/VIEW, 1 ,,-1

/AUTO, 1 !改變視角為Bottom

!創(chuàng)建輪 盤截面輪廓線

LSTR,1,2

LSTR,2,3

LSTR,1,6

LSTR,6,4

LSTR,4,5

LSTR,5,16

LSTR,16,15

LSTR,15,14

LSTR,14,11

LSTR,11,12

LSTR,12,17

LSTR,8,7

LSTR,7,9

LSTR,9,10

LSTR,10,13

LPLOT !顯示線

LTAN,11,8 !創(chuàng)建切線

LTAN,2,13

AL,ALL !創(chuàng)建輪 盤截面

/PNUM,LINE,0 !關(guān)閉線編號顯示

/PNUM,KP,0 !關(guān)閉關(guān)鍵點編號顯示

!對盤截面進行旋轉(zhuǎn)生成基本扇區(qū)

K,18,,,,

K,19,,,300 !創(chuàng)建軸線上的兩個關(guān)鍵點

VROTAT,ALL,,,,,,18,19,60 !指定截面繞關(guān)鍵點18，19形成的軸線旋轉(zhuǎn)60度生成體

/VIEW, 1 ,1,1,1

/AUTO, 1 !改變視角為iso

SAVE

!創(chuàng)建均壓孔

wprot,30 !將工作平面繞Z軸旋轉(zhuǎn)30度

CYL4,200,0,10,,,,300 !在工作平面（200,0）位置創(chuàng)建半徑為10，高度為300的柱

VSBV,1,2 !從已經(jīng)創(chuàng)建的基本扇區(qū)中減去柱體，形成均壓孔

SAVE

!對基本扇區(qū)進行分割

/VIEW, 1 ,,,-1

/AUTO, 1 !改變視角為BACK

WPCSYS,-1,0 !將工作平面與總體笛卡兒坐標系對齊

LSTR,18,19 !連接關(guān)鍵點創(chuàng)建軸線

FLST,2,2,8

FITEM,2,0,0,0

FITEM,2,220,0,0

CIRCLE,P51X,,,,60 !創(chuàng)建半徑為220的圓弧線

FLST,2,2,8

FITEM,2,0,0,0

FITEM,2,180,0,0

CIRCLE,P51X,,,,60 !創(chuàng)建半徑為180的圓弧線

LSLA,U !去除關(guān)聯(lián)于面的線

/PNUM,LINE,1 !打開線編號顯示

ADRAG,53,,,,,,52 !將半徑為220的圓弧線沿軸線拉伸成部分柱面

ADRAG,54,,,,,,52 !將半徑為180的圓弧線沿軸線拉伸成部分柱面

/PNUM,LINE,0

ALLSEL !選擇所有

ASLV,U !去除所有關(guān)聯(lián)于體的面

VSBA,ALL,ALL !用當前選擇集中的兩個柱面分割扇區(qū)體

ALLSEL

wprot,,90 !將工作平面繞工作平面X軸旋轉(zhuǎn)90度

wprot,,,21 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)21度

VSBW,ALL !將所有體用當前工作平面分割

wprot,,,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度

VSBW,ALL !將所有體用當前工作平面分割

wprot,,,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度

VSBW,ALL !將所有體用當前工作平面分割

LDELE,52,,,1 !刪除軸線

CSYS,1 !將激活坐標系轉(zhuǎn)到總體柱坐標系

VSEL,S,LOC,X,180,220 !選擇徑向位置與均壓孔相同的體

CM,HOLEVOL,VOLU !用這些體創(chuàng)建名為HOLEVOL的組件，便于后面引用

ALLSEL

VPLOT !顯示體

SAVE

!定義周期對稱分析選項

ASEL,S,LOC,Y,0 !選擇低角度組件

CM,CYCLIC_M01L,AREA !定義低角度組件

ASEL,S,LOC,Y,60 !選擇高角度組件

CM,CYCLIC_M01h,AREA !定義高角度組件

ALLSEL

CYCLIC,6,60,1,'CYCLIC' !指定周期對稱分析選項

!對盤扇區(qū)進行網(wǎng)格劃分

ESIZE,3 !全局單元尺寸

!連接多于面和線

CMSEL,S,HOLEVOL !擇組件HOLEVOL

VSEL,R,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔一側(cè)的體

ASLV,S !所有關(guān)聯(lián)于體的面

WPCSYS,-1,0 !作平面與總體笛卡兒坐標系對齊

wprot,30

wpoff,200 !作平面原點移至均壓孔圓心位置

CSWPLA,11,1 !在工作平面原點創(chuàng)建柱坐標系，并激活

ASEL,U,LOC,Z,264.1 !去除均壓孔上表面

ASEL,U,LOC,Z,258.7 !去除均壓孔下表面

ASEL,U,LOC,X,9.9,1.1,0.1 !去除均壓孔側(cè)表面

CSYS,1 !活坐標系轉(zhuǎn)換至總體柱坐標系

ASEL,U,LOC,Y,30 !去除剖分均壓孔的面

ACCAT,ALL !孔一側(cè)體的三個側(cè)面連接

LSLA,S !聯(lián)于選擇的面的線

LSEL,R,LOC,Z,264.1 !選擇均壓孔上表面邊界線

LCCAT,ALL !線連接在一起

LSLA,S

LSEL,R,LOC,Z,258.7 !選擇均壓孔下表面邊界線

LCCAT,ALL !線連接在一起

!生成網(wǎng)格

TYPE,1

MSHAPE,0,3D !對體用六面體單元劃分網(wǎng)格

VSEL,S,LOC,Y,0,21 !選擇均壓孔一側(cè)的體

VSWEEP,ALL !掃掠形式生成網(wǎng)格

VSEL,S,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔的一半包括輪 盤部分

VSEL,U,LOC,X,180,220 !從選擇集中去除均壓孔部分

VSWEEP,ALL !對這部分掃掠生成網(wǎng)格

CMSEL,S,HOLEVOL !選擇組件

VSEL,R,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔

VSWEEP,ALL !對其掃掠生成網(wǎng)格

VSEL,S,LOC,Y,0,30 !選擇扇區(qū)的一半

ASEL,S,ACCA !選擇連接面

ADELE,ALL !刪除之

LSEL,S,LCCA !選擇連接線

LDELE,ALL !刪除之

CSYS,4 !激活坐標系轉(zhuǎn)換到當前工作平面，位于均壓孔圓心

VSYMM,Y,ALL,,,,0,0 !將選擇集中的體通過XZ平面鏡像生成均壓孔的另一半

ALLSEL !選擇所有

NUMMRG,ALL !用默認公差消除重復元素

NUMCMP,ALL !壓縮所有元素的編號

CSYS,1

NROTAT,ALL

SAVE

!加載并求解

/SOLU

ANTYPE,STATIC !定義分析類型為靜力分析（ANSYS缺省）

!對鼓桶上表面施加徑向約束

NSEL,S,LOC,X,237.5

NSEL,R,LOC,Z,220.3,208.8

D,ALL,,,,,,UX,UY

ALLSEL

!對鼓桶側(cè)面施加軸向約束

NSEL,S,LOC,Z,208.8

D,ALL,,,,,,UY,UZ

ALLSEL

EPLOT

SAVE

OMEGA,,,1191.11 !施加轉(zhuǎn)速

!對輪、盤邊緣施加集中力

NSEL,S,LOC,X,243.5 !選取輪 盤邊緣節(jié)點

*GET,NO_Nodes,NODE,,COUNT !得到節(jié)點數(shù)目

F,ALL,FX,628232/NO_Nodes/6 !對這些節(jié)點平均施加載荷

ALLSEL

SAVE !保存模型數(shù)據(jù)庫

SOLVE !求解

FINISH

!查看結(jié)果

/POST1

PLNSOL,U,X,2,1 !顯示徑向變形圖

PLNSOL,U,Y,2,1 !顯示周向變形圖

PLNSOL,U,Z,2,1 !顯示軸向變形圖

PLNSOL,U,SUM,2,1 !顯示總變形圖

PLNSOL,S,X,0,1 !顯示徑向應力圖

PLNSOL,S,Y,0,1 !顯示周向應力圖

PLNSOL,S,Z,0,1 !顯示軸向應力圖

PLNSOL,S,EQV,0,1 !顯示等效應力分布圖