ansys葉輪載荷
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys葉輪載荷的視頻教程
基于ANSYS的function多段函數(shù)為ansysworkbench中多變量載荷添加(無(wú)聲版本)
基于ANSYS的function多段函數(shù)為ansysworkbench中多變量載荷添加 基于對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)的熱對(duì)流分析
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ansys葉輪載荷的實(shí)例教程
問(wèn)題：
VDI2230關(guān)于螺栓的計(jì)算中對(duì)于螺栓載荷的提取沒(méi)有過(guò)多的涉及，本文針對(duì)偏心載荷的提取問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
VDI2230中，對(duì)于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點(diǎn)之間的距離。
對(duì)于實(shí)際螺栓連接問(wèn)題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230中的案例5為例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，依據(jù)案例5的幾何信息創(chuàng)建仿真模型。
約束筒體底面，在內(nèi)表面施加20Mpa壓力載荷，同時(shí)給螺栓施加約150KN的預(yù)緊力（加不加結(jié)果變化不大），連接面設(shè)定為摩擦面。
將兩個(gè)側(cè)面設(shè)定為，frictionless Support，等效對(duì)稱邊界。（這里沒(méi)有使用圓周循環(huán)對(duì)稱邊界，是因?yàn)閳A周對(duì)稱邊界不能支持截面彎矩提取）
注意，在輸出控制中 打開(kāi)“Nodal Forces”，用于端蓋截面的彎矩提取。
計(jì)算完成后，在結(jié)果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類型進(jìn)行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關(guān)注X軸彎矩。
依次變更截面位置，就可以獲得一條彎矩隨位置變化的曲線，讀取彎矩為0位置的距離值，再進(jìn)一步處理加上螺栓偏心距Ssym，就可以換算到載荷偏心距a。
個(gè)人認(rèn)為仿真結(jié)果17.535，除了在循環(huán)對(duì)稱設(shè)置上與案例給出條件不同外，其余均能反應(yīng)案例邊界。
補(bǔ)充案例：
以機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點(diǎn)計(jì)算模型為例進(jìn)行驗(yàn)證。
仿真結(jié)果
公式計(jì)算值42.2mm，仿真結(jié)果42.23mm。
展開(kāi) 看到覺(jué)得不錯(cuò)，雖然不是很會(huì)ANSYS，不過(guò)樂(lè)意分享
以離心泵葉輪為研究對(duì)象，設(shè)定不同的兩種工況（120/160L/s），基于Navier-Stokes方程和SST k-？棕湍流模型，構(gòu)建兩者的內(nèi)流場(chǎng)模型，次而根據(jù)其受力建立葉輪葉片的靜力平衡方程，設(shè)置邊界條件，施加載荷，最后求解得出結(jié)果。在流場(chǎng)的數(shù)值模擬中，由于考慮到離心力及流場(chǎng)對(duì)葉片的表面壓力的影響，將內(nèi)流場(chǎng)網(wǎng)格連接CFX模組進(jìn)行流場(chǎng)模擬。在結(jié)構(gòu)場(chǎng)中，導(dǎo)入CFX計(jì)算得出的水壓力數(shù)值，最后求解得到葉片在兩個(gè)工況下的應(yīng)力應(yīng)變情況。分析結(jié)果表明，葉輪葉片都能在兩種工況下正常的運(yùn)行。
2 結(jié)構(gòu)場(chǎng)計(jì)算
2.1 載荷施加
載荷中涉及的葉片水壓力無(wú)法在Mechanical中單獨(dú)施加，采用的是CFX-Post的計(jì)算數(shù)據(jù)連接Static Structure模組，施加水壓力，除此之外，還涉及位移約束和離心力。離心載荷是通過(guò)插入Inertial選項(xiàng)中的Rotational Velocity，選擇的葉輪轉(zhuǎn)速給定為153.93rad/s。位移約束通過(guò)插入Inertial選項(xiàng)中的Cylindrical Support，旋轉(zhuǎn)軸段的兩個(gè)柱面。
2.2 求解結(jié)果
圖5中是反映的兩種工況下葉片的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D。工況1（Q=120L/Min）葉片，最小應(yīng)變位移為6.0198×10-5m，最大應(yīng)變位移為1.4991×10-3m；工況2（Q=160L/Min）葉片，最小應(yīng)變位移為8.4329×10-5m，最大應(yīng)變位移為1.8137×10-3m。
選擇任意葉片的兩條上緣線，單獨(dú)選取每個(gè)工況的吸力面、壓力面的兩天緣線進(jìn)行對(duì)比，觀察隨著流量的增加，等效應(yīng)力的變化趨勢(shì)。
展開(kāi) 本文利用CFX模擬離心壓縮機(jī)葉輪的氣動(dòng)性能。
注：本文采用CFX 2019R2進(jìn)行演示
1 幾何模型
幾何模型來(lái)自ANSYS-CFX的教程文檔。下圖是幾何模型的示意圖。這個(gè)葉輪有24個(gè)葉片，以22360rpm的轉(zhuǎn)速繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
△ 幾何模型示意圖
2 BladeGen定義幾何
啟動(dòng)Workbench 2019 R2，將BladeGen模塊拖入工程視圖，右擊
A2：Blade Design→Properties，在屬性面板中設(shè)置如下圖所示
△ 屬性設(shè)置
加載創(chuàng)建好的葉輪。
Ansys拓展與Concepts NREC的合作關(guān)系，通過(guò)CFD分析軟件與葉片設(shè)計(jì)軟件的集成，實(shí)現(xiàn)端到端工作流程，并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程
主要亮點(diǎn)
雙方現(xiàn)在可以在Concepts NREC的AxCent? 3D葉輪機(jī)械組件設(shè)計(jì)中運(yùn)行面向葉輪機(jī)械應(yīng)用的Ansys CFX?計(jì)算流體力學(xué)軟件
該合作使設(shè)計(jì)人員能夠以更高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性快速評(píng)估機(jī)器性能，從而縮短設(shè)計(jì)周期，并提高壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、泵、風(fēng)扇和渦輪增壓器等應(yīng)用的性能
近期，Ansys與Concepts NREC攜手推出自動(dòng)化工作流程，將設(shè)計(jì)工具與面向渦輪機(jī)械應(yīng)用的可靠分析工具相連接。CFX與AxCent的集成使設(shè)計(jì)人員能夠以更高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性快速評(píng)估機(jī)器性能，從而縮短設(shè)計(jì)周期并提高壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、泵、風(fēng)扇和渦輪增壓器等應(yīng)用的性能。
葉輪機(jī)械工程師的傳統(tǒng)做法是，在一個(gè)軟件程序中準(zhǔn)備初始葉片設(shè)計(jì)，然后在不同的程序中執(zhí)行詳細(xì)的3D分析，而且還需要在二者之間手動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)。這種連續(xù)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出可能導(dǎo)致大量時(shí)間延遲，需要額外的計(jì)算資源，并增加與生產(chǎn)相關(guān)的成本。
新的技術(shù)集成使Ansys客戶能夠使用Concepts NREC的設(shè)計(jì)工具，在同一界面內(nèi)輕松從CFX求解器獲得性能結(jié)果。客戶能夠?yàn)樗腥~柵自動(dòng)創(chuàng)建參數(shù)，而且可以在不間斷的工作流程中定義物理設(shè)置。CFD仿真的這種“一鍵式”方法，使工程師能夠在制造之前先利用Ansys求解器快速驗(yàn)證葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)。CFX穩(wěn)健的求解器非常適合設(shè)計(jì)優(yōu)化，可幫助客戶設(shè)計(jì)高效機(jī)器，同時(shí)滿足嚴(yán)格的產(chǎn)品安全和環(huán)境影響標(biāo)準(zhǔn)。
將Ansys TurboGrid和Ansys CFX集成到Concepts NREC的AxCent用戶界面中
例如，Boiler 2.0的創(chuàng)新制造商AtmosZero致力于為工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用進(jìn)行蒸汽脫碳。
展開(kāi) 視頻內(nèi)容：
本視頻主要介紹了通過(guò)ANSYS CFX的TBR模型對(duì)轉(zhuǎn)靜子的單葉片通道進(jìn)行瞬態(tài)仿真，從而大大降低了葉輪機(jī)械瞬態(tài)分析的計(jì)算資源與時(shí)間花費(fèi)，使得瞬態(tài)分析能夠成為葉輪機(jī)常規(guī)設(shè)計(jì)的有力工具。
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問(wèn)題：
在結(jié)構(gòu)載荷施加過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到某些載荷需要加載一個(gè)面，且載荷大小在面內(nèi)不是均勻分布，而是中間大邊緣小的載荷形式。類似與手指或球頭橡膠等按壓表面的載荷分布形式。
Ansys Workbench本身只可以按載荷面施加均勻分布的載荷，載荷大小不能實(shí)現(xiàn)邊緣逐步減小的效果。導(dǎo)致仿真結(jié)果會(huì)在載荷邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象與實(shí)際不符。
解決方法：
<div contenteditable="false" width="100%">
微電子元件是冷卻系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵鏈路。由于反復(fù)接通和斷開(kāi)電源，微電子元件受
</div><div contenteditable="false" width="100%">
到熱循環(huán)的作用，因此，焊點(diǎn)處出現(xiàn)裂紋，斷開(kāi)了芯片與印刷電路板的連接，從而導(dǎo)
</div><div contenteditable
AnsysWB-表面貼片電阻的熱載荷應(yīng)力仿真5個(gè)月前
表面貼裝制造被廣泛用于組裝片式電阻封裝，能夠?qū)㈦娮釉苯淤N裝在印刷電路板（PCB）的表面。對(duì)更小的手持設(shè)備不斷增長(zhǎng)的需求促使片式電阻器尺寸更小，這反過(guò)來(lái)又引發(fā)了對(duì)焊點(diǎn)熱疲勞壽命以及故障發(fā)生情況的擔(dān)憂。
表面貼片電阻會(huì)受到熱循環(huán)的影響。材料之間的熱膨脹差異會(huì)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生熱應(yīng)力，
連接電阻與印刷電路板的焊料被視為裝配中最薄弱的環(huán)節(jié)，由于工作溫度高于焊料的
熔點(diǎn)，因此會(huì)產(chǎn)生稱為蠕變的變形
問(wèn)題：
VDI2230關(guān)于螺栓的計(jì)算中對(duì)于螺栓載荷的提取沒(méi)有過(guò)多的涉及，本文針對(duì)偏心載荷的提取問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
VDI2230中，對(duì)于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點(diǎn)之間的距離。
對(duì)于實(shí)際螺栓連接問(wèn)題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230
<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析</p><p>預(yù)應(yīng)力分析</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https:/
問(wèn)題：
Ansys Workbench的載荷加載形式有三種，constant/table/function。Constant是在載荷步內(nèi)給定恒定值；table形式較為便捷，可以在定義每個(gè)子步的載荷大小； function形式可以輸入以time/X/Y/Z為變量的簡(jiǎn)單方程。
但是仍有某些形式的載荷較難輸入，例如分段復(fù)雜函數(shù)載荷等。
解決方法：
需要使用Ansys經(jīng)典界面的
問(wèn)題：
在使用理論方法對(duì)螺栓強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要輸入螺栓所受的載荷作為計(jì)算輸入。螺栓載荷在復(fù)雜工況下，通常使用有限元仿真的方式進(jìn)行模擬。此時(shí)需要準(zhǔn)確提取螺栓位置的載荷大小用后續(xù)理論校核。
示例：
如下圖所示，兩個(gè)零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側(cè)端面施加2000N載荷（無(wú)螺栓預(yù)緊力）。需要提取螺栓在連接面處所受到的載荷包括：力和力矩。
載荷提取結(jié)果：
1.螺栓連接面位置作用力
Ansys拓展與Concepts NREC的合作關(guān)系，通過(guò)CFD分析軟件與葉片設(shè)計(jì)軟件的集成，實(shí)現(xiàn)端到端工作流程，并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程
主要亮點(diǎn)
雙方現(xiàn)在可以在Concepts NREC的AxCent? 3D葉輪機(jī)械組件設(shè)計(jì)中運(yùn)行面向葉輪機(jī)械應(yīng)用的Ansys CFX?計(jì)算流體力學(xué)軟件
該合作使設(shè)計(jì)人員能夠以更高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性快速評(píng)估機(jī)器性能，從而縮短設(shè)計(jì)周期，并提高壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、
軌道橋梁的移動(dòng)載荷加載
模型
有限元模型，因?yàn)檐壍赖膹?fù)雜性，通過(guò)掃略還有多區(qū)域方式，都無(wú)法畫法，最后通過(guò)獲取截面，畫二維四邊形網(wǎng)格，然后通過(guò)拉伸的方式進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。
移動(dòng)載荷通過(guò)command方式進(jìn)行
結(jié)果查看
本文利用CFX模擬離心壓縮機(jī)葉輪的氣動(dòng)性能。
注：本文采用CFX 2019R2進(jìn)行演示
1 幾何模型
幾何模型來(lái)自ANSYS-CFX的教程文檔
