對風扇葉片ANSYS分析的案例
4/26 Ansys電子散熱風扇葉片優化
時間
2022年4月26日（周二）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
周小俠|Ansys
Ansys中國CPS團隊高級應用工程師。負責芯片封裝系統相關產品的支持和研究工作。本碩就讀于電子科技大學電磁場專業。先后就職于長虹、CST China，摩托羅拉和思科，分別從事雷達天線設計、電磁場仿真軟件支持、基站PA設計和交換機EMC仿真工作。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/ywUPKq4G?source=jishulink
4/21 Ansys電子散熱風扇葉片優化
先后在北京華清燃機有限公司、中國科學院工程熱物理研究所擔任燃機渦輪冷卻和氣動設計工程師，承擔多種型號燃機旋轉機械氣動性能及冷卻設計分析工作，在旋轉機械仿真方面擁有豐富經驗。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/A1C1tf7y?source=jishulink
Proe/Creo怎樣繪制風扇葉片？
繪制風扇葉有很多種版本的教程，小編這里有個自創的，而且還比較簡單，而且還比較使用。
這是繪制好的樣圖。
首先繪制一個直接20，拉伸厚度10的圓柱體，當然也可以拉伸成為曲面。
選擇“投影”工具，依投影的方式，講平面上的直線，投影到曲面上。
這里選擇參考，投影草繪，編輯定義，在FRONT的平面繪制一條直線，在繪制直線之前，先做一條輔助線。然后完成。
這里曲面選擇圓柱曲面，投影方向選擇FRONT平面，這時會在圓柱曲面上，生成一條圓弧曲線。點擊完成。
繪制一個直徑60,深度10的曲面圓。
參照以上的方法，在直徑60的曲面上投影一條曲線，尺寸如圖所示：
我們在通過曲線工具，繪制一條直線，將兩條曲線連接一起，如圖所示：
隱藏掉不需要的參考，
選擇邊界混合工具，進入之后，按著Ctrl鍵先選擇兩條直線，
點擊選擇另外兩條參考線，如圖所示，然后點擊完成，
用加厚工具，加厚葉片0.8mm，如圖所示，然后，給兩個尖角倒圓角。
把剛剛做的曲面，倒角，加厚，并成一組， 而后依軸陣列的方式，陣列4個葉片
完成。
來源Proe和Creo教程
展開 航空發動機寬弦空心風扇葉片制造研究綜述
目前國內針對鈦合金寬弦空心風扇葉片制造工藝的研究已經取得了一定 的成果，下面將從結構設計、成形工藝以及力學性能研究三個方面詳細敘述國內鈦合金寬弦空心風扇葉片研究現狀。
2.1 結構設計研究
如圖 4 所示，風扇葉片的結構設計包括兩部分—氣動外型及內部空腔，空腔結構的復雜程度決定了工藝的穩定性和可靠性。目前針對風扇葉片兩層及三層空腔結構所定義的幾何特征參數如圖 5 所示。
圖 4 葉片結構設計示意
（a）兩層對開結構
（b）三層柵格結構
圖 5 空腔幾何特征參數
如圖 6 所示，目前風扇葉片內腔結構設計研究主要圍繞輕量化設計及葉片使用性能展開，兩者互相制約。部分學者將拓撲優化運用到葉片結構設計中。如圖 7 所示，閻軍等以風扇葉片靜力與動力性能作為目標函數，通過拓撲優化算法給出了更為合理的葉片空心結構的構型設計。嚴林鑫等通過數值模擬和逆向分析分析了加強筋的幾何特征參數對空心葉片力學性能的影響， 得出二層空腔結構具有三層結構無可比擬的應力分布。另外一些學者在建模優化方面開展了相關研究。吳惠松等研究開發了空心葉片的結構設計及優化設計平臺，實現了多層結構寬弦空心風 扇葉片快速造型及有限元分析。于洋等研究表 明空心葉片型腔加強筋數量增加或擴散連接區與非連接區長度比增大對加強筋最大應力值影響較大。楊劍秋等采用正交試驗設計獲得了空心葉片結構優化設計分析的帕累托最優解。
展開 
SimufactForming系列教程（五）---熱鍛實例-風扇葉片
熱鍛實例-風扇葉片
本篇教程介紹了如何SimufactForming中完成一個風扇葉片的熱鍛造，具體的軟件操作過程請大家觀看教學視頻：
本教程附帶視頻教程鏈接：https://v.qq.com/x/page/g0847meol88.html
風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
風扇葉片 Solidworks.zip
基于LS-DYNA顯式求解器模擬飛機發動機風扇葉片的鳥類撞擊
鳥體與葉片接觸圖
鳥擊的馮-米塞斯應力動畫
鳥擊的馮-米塞斯應力動畫
鳥擊的等效塑性應變動畫
鳥擊的等效塑性應變動畫
模擬結果與實際鳥擊事件對比
模擬結果與實際鳥擊事件對比
鳥類撞擊的結論
所有組件遵循每個元素，節點和部件一致編號模式，以快速準確建立模型；
邊界條件和負載條件模擬了實際場景；
添加的質量縮放百分比為6.67%，低于10%，結果可以被接受；
從能量圖中可以觀察到總能量在模擬中是保持恒定的，這表示模擬運行良好；
在近1ms時風扇葉片中產生的最大V-M應力為0.075 Gpa；
在近1ms時產生的最大應變為0.085，并且在仿真過程中保持不變；
分析了鳥類對葉片撞擊的嚴重程度，受到鳥的影響葉片有一些永久性變形。
鳥類撞擊的SPH分析
鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象，如果我們將鳥體建模為SPH，則該分析將更有希望代表真實行為。
鳥類撞擊的SPH分析中幾乎所有操作和上述操作流程是相同的，唯一的變化是鳥體是由光滑粒子（SPH）組成的模型，為此我們必須定義不同的材料，截面和狀態方程（SPH模型）。
鳥類撞擊的SPH分析
鳥體的SPH Section
鳥體的SPH Section
鳥體的SPH Material
鳥體的SPH Material
鳥類材料的狀態方程
在某些情況下，需要狀態方程EOS才能準確地模擬材料行為。狀態方程通過計算壓力作為密度的函數來確定材料的流體靜力或體積行為，也許還有能量和溫度。需要EOS的情況的特點是應變率非常高，材料壓力遠遠超過屈服應力和沖擊波的傳播。
鳥類材料的EOS方程
除了這里的變化，所有其他卡都保持不變。
展開 羅·羅在遄達1000上開展復材風扇葉片和機匣集成測試
使用碳/鈦（CTi）材料制成的風扇是目前復合材料風扇的基準型，其性能于2014年在羅·羅公司位于亞利桑那州圖森市的飛行試驗平臺上進行了評估，使用的是供體發動機正是配有傳統鈦合金風扇機匣的“遄達1000”。
此次風扇葉片和機匣的集成驗證測試預計需要大約一個月的時間，在所有的測試內容中，還將包括測試已經受到模擬鳥撞影響而受損的單個葉片的運行情況。“我們不會進行全面的鳥撞試驗，而是采取將部分受損的葉片插入并運轉發動機，查看它們在風扇組中的性能情況。”庫爾諾克表示。“鳥撞葉片帶來的最困難的事情之一就是它只造成了一部分葉片的損壞，其余的葉片并未受到影響。這帶來的后果就是，進入發動機的進氣流量不統一，產生嚴重的失衡。所以我們需要深入了解系統的工作原理。通常情況下，鳥撞帶來的最具挑戰性的方面并不是撞擊本身帶來的影響，而是撞擊將風扇葉片的角度改變導致后續發動機運轉出現問題。”他補充道。
利用攝影測量技術，包括跟蹤復合材料-鈦合金葉片上的標記點，可以測量得到風扇葉片形變情況。
三、采用先進低壓系統（ALPS）與低速風扇試驗相結合的方法輔助超扇發動機驗證機的設計
先進低壓系統（ALPS）收集到的數據結果，將直接反饋到超扇發動機的演示驗證風扇設計中，設計過程中將使用在德國維爾道的Anecom飛機試驗工廠進行的一系列小尺寸轉子低速運轉測試中收集到空氣動力學數據進行輔助。
“我們希望能夠保證風扇葉片葉尖速度相同，這意味著發動機裝機后仍能保證音速/跨音速的飛行。因此，如果增加風扇的直徑卻又需要相同的葉尖速度，則風扇的轉速就會下降。”庫爾諾克表示。“較慢的風扇轉速意味著在空氣動力學上會產生不同。
展開 羅羅對遄達1000發動機開展復材風扇葉片和機匣集成測試
近日，羅羅公司已開始對經過改進的遄達1000航空發動機進行地面測試，其中風扇葉片和機匣均采用復合材料制成。這意味著羅羅公司下一代齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機系列已經發展到了關鍵一步。
齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機
上述部件完全集成后完成測試， 標志著先進低壓系統（ALPS）技術驗證項目接近尾聲。該項目迄今為止已經單獨驗證了碳/鈦（CTi）風扇葉片和復合材料風扇機匣等部件。采用更加輕質的復合材料，對于尺寸更大的“超扇”發動機系列改型來說勢在必行，這些改型產品在相同的相對推力情況下，具有比目前發動機更大直徑的風扇葉片尺寸，以及高達15：1或更高的涵道比。
2019年2月，羅羅公司工程師已經成功測試了“超扇”發動機的關鍵部件。先進低壓系統（ALPS）中所需要的全部復合材料零部件——包括風扇葉片、葉片機匣和環形填充塊——首次在供體發動機上進行了測試。發動機的零部件由羅羅公司復合材料技術工廠制造。每片風扇葉片使用了約500層碳纖維復合材料，且全部由機器人完成制造。先進低壓系統的出現印證了羅羅公司“智能發動機”的發展愿景。發動機的每片葉片都擁有數字孿生模型——即與葉片實體完全一致的虛擬數據副本。在測試期間，產生的相關實驗數據將會被集中收集，并傳送到數字孿生模型中，這使得工程師可實時預測和監控每片葉片在發動機工作時發揮的性能水平。
“超扇”發動機演示驗證機將于2021年進行地面試車，最終的裝機測試可能在2023年進行。
展開 基于ANSYS的風機復合材料葉片建模分析模態分析 ￥20
基于ANSYS的風機復合材料葉片建模分析模態分析
首先需要葉片的截面輪廓
本文原始數據將風機葉片三維模型獲取了90多個截面輪廓，最后根據實際需要，利用C#軟件編程，獲取了其中32個風機復合材料葉片輪廓點。然后再利用ansys的spline功能連線，spline連點有上線，葉片中間還有加復合材料的加強筋，所以建模時需要考慮清楚連點的個數。
再利用askin功能，兩條線之間連成面。
再由線形成面。
利用shell281單元，設置保存每層的值。
新建復合材料屬性，各向異性。
自由網格劃分，約束，求解前十階模態，
第1階模態振動
展開 ANSYS workbench 葉片靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習葉片三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ANSYS workbench 飛機葉片模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習飛機葉片三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機葉片模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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Ansys案例研究 | 無人機葉片靜態分析
在本例中，我們將研究無人機葉片在壓力載荷下的結構完整性。
目標
觀察無人機葉片在壓力載荷下的變形和應力。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個"靜態結構分析"系統。
2. 定義材料屬性。從本示例提供的 .xml 文件中導入聚碳酸酯的屬性，此處使用該材料僅用于演示目的，但應使用適當的材料屬性。
3. 導入模型，其外觀將如圖 1 所示。
圖 1. 典型的無人機葉片
4. 將材料分配給幾何體。
5. 在葉片中心施加固定約束，如圖 2 所示。
圖 2. 固定約束
6. 施加 0.01MPa 的壓力，如圖 3 所示。
圖 3. 壓力載荷
7. 使用 5mm 的單元尺寸對模型進行網格劃分，然后求解分析。變形和應力云圖如圖 4 所示。
圖 4：總變形和應力云圖
總結
本示例展示了無人機葉片在壓力載荷下產生的變形和應力，可以將其與材料的許用值進行校核，以判斷葉片是否能承受該載荷。
【點擊下方查看案例視頻】
展開 ANSYS workbench 葉片模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習葉片三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ANSYS workbench 葉片基于模態的瞬態動力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習葉片的三維模型處理
2、學習基于模態的瞬態動力學分析步的建立
3、學習基于模態的瞬態動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片瞬態動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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