基于ANSYS的冲量传感器流固耦合模态分析

运用ANSYS软件对向日葵联合收获机气力输送结构的冲量传感器进行了流固耦合模态分析,研究了有无流固耦合、冲击板材料和冲击板固支方式对冲量传感器固有频率和振型的影响,分析了冲量传感器固有频率对收获机测产精度的影响。结果表明：冲量传感器固有频率越大,系统稳定性和灵敏性越好;流固耦合作用明显提高了冲量传感器的1阶固有频率,但并不改变固有振型;冲击板材料影响冲量传感器1阶固有频率,且冲击板材料特性相近时对振型影响较小,其中亚克力材料冲击板的冲量传感器1阶固有频率最大为46.913Hz;冲击板固支方式影响冲量传感器固有频率和振型,其中中间固支方式的1阶固有频率最大为35.548 Hz。通过向日葵测产试验台验证试验,得出亚克力冲击板的冲量传感器测量最大相对误差最小为2.1%,中间固支方式的冲量传感器测量最大相对误差最小为2.37%。由此验证了仿真分析的合理性。     

柴油机排气歧管流固耦合分析

联合AVL-Fire与有限元分析软件对某柴油机排气歧管进行了温度场、热应力分析。首先利用AVL-Fire对排气歧管做内外流场CFD计算,得到排气歧管内外表面的热边界条件,即流体温度和换热系数,将该计算结果作为排气歧管的热边界条件并用有限元软件计算出排气歧管的温度场和热应力。     

考虑损伤作用的岩体流固耦合分析

结合岩石全应力应变过程中渗透性变化特点,综合已有的各种岩体渗透系数变化关系,根据岩体弹塑性状态的不同,分别建立渗透系数随应力和损伤变化的函数,给出了更为符合实际情况的渗透系数动态演化模型,同时考虑岩体塑性损伤本构,建立塑性损伤流固耦合分析模型,为岩体流固全耦合分析提供了一种有效的途径。利用ABAQUS的二次开发接口编制了相应的USDFLD用户子程序,应用于某引水隧洞围岩的稳定性分析中,得到一些有益的结论。     

离心泵流场流固耦合数值模拟

离心泵叶轮在流场中受到的应力及产生的变形对速度场和压力场有一定的影响。采用双向同步求解方法对离心泵流场和叶轮结构响应进行联合求解,分析叶轮流固耦合作用对其内部流场的影响。对不同工况进行的计算结果表明,叶轮和叶片中应力分布明显不均,局部出现应力集中;叶轮出口后盖板在偏离设计工况时变形较大,影响叶轮出口速度,使蜗壳出现分流的部位向出口移动;导致叶轮出口压力不对称状态、不稳定性更严重;各监测点上压力变化较明显。     

椭圆柱绕流摆动流固耦合的数值模拟

为了分析不同影响因素对椭圆柱绕流摆动规律的影响,采用计算流体动力学——刚体动力学耦合模型进行椭圆柱绕固定轴摆动的双向流固耦合数值模拟.通过求解二维非定常不可压缩黏性流体N-S方程和SST k-ω湍流模型控制方程,研究不同长短轴比(0.6, 0.8, 1.0),不同偏心距离比(0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8)和不同雷诺数(3 900, 5 000, 10 000)的椭圆柱绕流的流动特征,分析了不同工况下椭圆柱绕流的运动和流动规律.结果表明,椭圆柱的摆动角度θ随着长短轴比和雷诺数的增大而增大,随着偏心距离比的增大先增大后减小;椭圆柱的摆动频率和雷诺数呈良好的线性递增关系,但长短轴比和偏心距离比对椭圆柱的摆动频率影响不明显.分析了椭圆柱绕流的尾流演变以及瞬时压力系数的变化,揭示了椭圆柱绕流摆动的机理,为利用椭圆柱开发海洋海流能和低水头水能资源提供了依据.     

柴油机流固耦合系统稳态传热数值仿真

建立活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热系统,并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能,把单个零件的传热外边界条件变成内边界,使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例,用ANSYS软件对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真,得到了耦合系统的温度场和流场云图。活塞关键点温度的计算值和实验测量值对比表明：用流固耦合方法模拟柴油机活塞组-缸套-冷却水-机体之间的稳态传热是可行的,且仿真结果与实测数据吻合较好。     

南水北调中线漕河渡槽流固耦合机理研究

基于考虑槽身与槽内水体流固耦合问题,采用迦辽金法推导了具有压缩性流体与固体流固耦合问题的动力有限元分析模型,并计算了南水北调中线漕河渡槽结构的地震反应。计算结果表明,随着水位的上升,渡槽结构地震反应增大,说明槽身与水体的相互耦合对渡槽结构地震反应影响显著。计算成果有利于指导施工和运行期安全监测与管理。     

基于热气固耦合的涡轮叶片仿真分析

笔者采用热气固耦合仿真分析的方法,对某涡轮叶片进行了仿真分析。通过Fluent流场仿真得出涡轮叶片的温度、压力分布,再通过Workbench将温度载荷、压力载荷、离心载荷进行耦合,并通过添加载荷约束得到涡轮叶片在复杂环境下的应力、应变结果,从而确定涡轮叶片的危险截面,为后续涡轮叶片寿命预测、适时检修提供有力支撑。     

轴流泵马鞍区流场流固耦合数值模拟

为了分析轴流泵不稳定运行马鞍区工况内叶轮的结构,并研究该结构的稳定性,采用雷诺时均离散方法和标准k-ε湍流模型对泵装置流场进行CFD数值模拟,利用ANSYS的Workbench平台,通过单向流固耦合模型对叶轮的应力和应变进行计算,得到了不同工况下叶轮受流体压力作用所产生的等效应力及变形量,研究了叶轮结构的应力和变形量随流量的变化特征.研究结果表明：在40%～75%设计流量下不稳定运行马鞍区,数值模拟能准确地计算轴流泵内部流场,泵装置内部流态随流量的减小逐渐紊乱.轴流泵叶片表面应力分布不均,集中分布在叶片根部,随着流量的减小最大应力逐渐增大,马鞍区工况叶片结构应力有较大的安全余量,满足强度要求;叶片进水边外缘叶尖处变形较大,振动现象明显,最大总变形量随着流量的减小先增大后减小,但大变形区域由叶尖向叶缘扩散.研究结果为轴流泵马鞍区安全稳定性研究提供了一定参考.     

天然气发动机气缸盖流固耦合传热研究

利用CFD计算软件对天然气发动机气缸盖及其冷却水套进行了三维流固耦合流动与传热数值模拟,得到了缸盖温度场和水套流场的信息并进行了分析评价;将计算结果与试验结果进行对比验证了模拟的准确性。根据计算发现的问题,提出了改变上水孔面积的改进措施,通过加大第5缸附近的水流量,减小第1、2缸附近的水流量,改善了冷却效果。     

基于ANSYS的轮边减速器行星架的可靠性分析

为了研究电动轮自卸车轮边减速器行星架的结构可靠性,利用ANSYS的概率设计功能,以行星轮轴直径、行星轮传递给轮轴的压力及弹性模量为随机输入变量,模拟实际构件设计参数的随机性,选用蒙特卡罗法进行行星架的可靠性分析,得到该有限元分析模型的应力概率分布特征、应力累积分布函数和行星轮轴直径等设计参数对应力分布的敏感程度.研究所得结论对于改进电动轮自卸车轮边减速器结构设计、提高其使用寿命具有一定的作用.     

基于ANSYS的汽车轮毂的轻量化研究

轮毂作为汽车的重要部件之一对舒适性有着很大的影响,它不仅要承受整车的重量,还要承受轮胎转动产生的水平作用力和路面激励的冲击等交变载荷.采用SolidWorks建立汽车轮毂的模型,首先在ANSYS中分别对钢制轮毂和铝合金制轮毂进行受力和模态分析,找出轮毂的固有频率和振型,并对它们的分析结果作对比,使轮毂结构避免产生共振,...     

小型拖拉机轮胎附加叶轮研究设计

本文论述了小型拖拉机轮胎附加叶轮的设计计算方法。根据我国南方水稻土壤的力学特征及其对行走机构的影响,应用齿轮传动的“共轭啮合”原理计算求解了叶轮主要参数。分析验算表明,叶轮轮齿能垂直进出土壤,滚动阻力小,驱动力矩均衡,行走效率提高。     

基于Pro/E的水草收割机明轮装置建模与仿真

针对9GSCC-1.4型水草收割机明轮装置的使用性能要求,运用惩罚函数法优化明轮的结构尺寸。根据优化的结构参数,基于Pro/E软件建立与物理样机相同的数字化模型,利用Pro/E的机构模块模拟真实状态下明轮装置的运转状况,对其进行干涉检验;利用Pro/MECHANICA模块对明轮部件的支撑架等机构进行强度分析;采用Pro/MECHANICA模块中的梁单元对明轮支撑架等构件理想化,在给定变化范围内为模型寻求满足应力要求的结构尺寸,完成了明轮装置的数字化设计,并实现了对系列化产品的动力学计算。     

基于流固耦合的除杂风机应力应变及模态研究

叶轮是除杂风机的重要部件之一,叶轮在运行中的应力应变对除杂风机的安全运行有着重要的影响,而叶轮振动是风机的常见故障,所以流固耦合条件下的除杂风机叶轮变形及振动分析对甘蔗收获机除杂风机的安全有着重要的意义。为此,采用有限元分析软件Ansys Workbench对除杂风机叶轮进行了单向流固耦合计算分析,结果表明:叶轮在流固耦合作用下会发生弯曲扭振变形,最大应力分布在叶片与轮毂的交界处,最大应变分布在叶片外缘处;所设计的叶轮最大应力为21.48MPa,小于材料极限应力,而工作转速也远离振动转速,均满足工作要求。该研究为甘蔗收获机的除杂风机设计提供了参考。     

基于流固耦合的多级潜水泵叶轮结构强度分析

利用ANSYS的Workbench平台,通过单向流固耦合模型对叶轮的应力应变进行了数值研究.分别计算出叶轮受流体压力及离心力载荷作用所产生的最大等效应力及变形量,进一步获得2种载荷共同作用时的效果.在此基础上,研究了叶轮最大等效应力及变形量随流量的变化特征,并对叶轮进行结构强度校核.结果表明,叶轮最大等效应力及变形量主要受流体压力作用影响,而受离心力的影响较小.当流量逐渐增加,叶轮最大等效应力先增大后减小,叶轮变形量则逐渐减小.强度校核结果表明,叶轮符合强度要求.     

基于流固耦合的船式拖拉机船壳的结构强度分析

为计算船式拖拉机的船壳在实际工况下的应力及应变,运用流固耦合理论和有限元方法对船壳进行结构强度分析。分别计算船壳在不同载荷下的最大等效应力及变形量,进一步研究船式拖拉机工作速度对船壳最大等效应力和总变形量的影响,并对船壳进行强度校核和刚度评价。结果表明:船壳最大等效应力和变形量受水田支反力影响较大,受流体压力影响较小;船壳的最大等效应力及变形量随着速度的增加而增大,船壳的最大等效应力增大的速率较大。强度校核结果表明:当速度超过7m/s时,船壳在工作时有可能发生破坏;船壳刚度评价都符合标准要求。     

基于ANSYS对某半架式托架的强度分析

建立拖拉机半架式托架的力学模型和有限元分析模型,运用ANSYS对其结构进行仿真分析,查看危险截面相应的等效应力、塑性应变云图,确定其力学模型的准确性。该分析误差较小,具有一定的研究价值。     

基于ANSYS的汽车车架结构有限元分析

利用ANSYS软件对车架进行有限元分析,以某8 t载货汽车为例,建立了车架结构的几何模型和以体单元solid92为基本单元的车架有限元分析计算模型,对该车架在载荷作用下的应力和变形进行了计算,可为车架的结构改进提供依据。     

基于ANSYS的播种机牵引梁模态分析

运用Pro/E对2BQ-2型精密播种机牵引梁进行三维建模,并利用ANSYS Workbench软件对播种机牵引梁结构进行模态分析,求解出牵引梁结构的模态参数,确定了牵引梁的固有频率和振型特征。在0～1Hz内,牵引梁的模态频率较密集,是影响牵引梁振动的主要区域,当外加激励频率与牵引梁固有频率相同时发生共振,引起播种质量下降;当牵引梁以0.237Hz的频率振动时,牵引梁将进行摆振,研究结果为牵引梁的优化设计提供了参考依据。