基于ANSYS二次开发的任意截面轴

截面轴力和弯矩是进行结构配筋的基础,但是通过有限元所计算获得的都是单元节点上的应力,对于任意截面上的轴力和弯矩的求解必须通过单元形函数插值获得,ANSYS为平台,对调压井衬砌结构进行计算和分析,运用APDL语言进行二次开发工作,并采用路径映射技术,实现了任意截面的轴力,弯矩数据的图形,表格,文件的输出,为衬砌配筋计算提供了依据。     

ANSYS二次开发在泵轴强度计算中的应用

为了简化用ANSYS软件进行泵轴强度计算的过程,利用APDL参数语言编写了泵轴强度计算的命令流文件。应用APDL中的循环及二次开发命令设计用户输入各种参数的界面,并运用参数及命令自动建模,在建模中简化了倒角及螺纹。网格划分采用智能划分形式。部分载荷通过经验公式计算,自动加载,得出结果进行分析。这样设计出的强度计算的软件,从建立模型、网格划分、施加载荷和求解计算的所有步骤都可以通过程序完成。在计算时只需用户输入参数,即可计算多种类型的泵轴强度。对于现有版本的ANSYS软件都可应用,不论是否熟悉ANSYS软件,也不论是否熟悉泵强度校核的具体方法都可进行计算,故降低了对工作人员的要求,缩短了设计的周期。     

基于ANSYS/PDS的泵轴可靠性分析

为提高泵轴的可靠性,设计时按照工程实际,将泵轴的几何尺寸、载荷、应力以及疲劳极限等各参数视为随机变量,采用蒙特卡罗模拟技术,通过Pro/E三维实体建模、模型导入ANSYS进行静应力分析、生成概率分析文件、使用PDS模块计算可靠度等步骤,可以得到比传统设计方法精度高的泵轴失效概率及可靠度.以DLY25—270/9—37型立式多级油泵的泵轴为例进行计算,在置信度为95%时,该泵轴的可靠度为99.87%;表明这种利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析的方法是可行的,为泵轴的可靠性设计提供了新的思路,具有一定的工程应用价值.     

基于ANSYS二次开发的截止阀的设计与应力分析

对ANSYS软件进行二次开发,建立截止阀应力分析专用系统,以降低分析难度,提高工作效率。基于ANSYS的两种二次开发工具APDL和UIDL语言,利用UIDL语言建立人机交互图形界面,利用APDL语言进行参数化建模,开发分析截止阀在地震载荷下的应力分析。用户可以通过交互界面主动输入截止阀的尺寸参数、材料参数和载荷信息来改变模型,可完成多种尺寸的截止阀在各种载荷下的应力分析,并自动输出和保存计算结果。该方法降低了建模分析难度,提高了工作效率,为截止阀设计开发和分析提供了一种有效的工具。     

基于ANSYS的混凝土坝优化设计

根据混凝土坝的几何特征和设计要求确定优化设计变量、约束条件和目标函数,提出基于ANSYS软件的参数化设计语言（APDL）来编制程序,以实现混凝土坝的有限元体形优化设计。不同坝体都有反映其几何形状的特征参数,把这些特征参数作为设计变量,在有限元程序中由这些设计变量和一些已知参数建立坝体和相应地基的有限元模型,并把坝体体积作为目标函数,然后调用ANSYS软件的优化模块,以有限元模型为基础,根据约束条件不断对设计变量进行调整计算,直到坝体体积最后收敛于某一极小值,此时这一目标函数所对应的设计变量即为最优解,从而实现混凝土坝的体形优化设计。在实例中按照这种设计思路,分别对重力坝和拱坝进行了优化设计,计算结果表明该优化设计方法直观、合理。     

基于Ansys的履带销轴的载荷与应力分析

根据履带式车辆中履带的受力状态,在一定的假设的前提下分析销轴的载荷状态,应用ANSYS的基本分析方法对履带销轴进行应力与变形分析,然后利用经典Hertz接触理论分析,研究分析结果,得出有限元分析模型建立对于ANSYS分析的影响。其分析方法和结果可广泛用于机械设备销轴的设计研究。     

两端轴力不等的轴心压杆的计算长度系数

针对钢梁的支承加劲肋和中间横向加劲肋承受支座反力或固定集中荷载的腹板平面外稳定性,将加劲肋简化为两端不同约束条件下两端轴力不等的轴心压杆。采用瑞丽-里兹法分析了两端固定、两端铰接、上端铰接下端固定或上端固定下端铰接等4种情况下两端轴力不等的轴心压杆的稳定,给出了计算长度系数的计算公式。用所推导的公式计算的计算长度系数值均小于《钢结构设计规范》(GB50017-2003)所给计算长度系数1(两端铰接除外),说明《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对支承加劲肋和中间横向加劲肋的稳定验算是偏于保守的。并为有限元分析结果提供了理论依据,也弥补了现有研究资料的缺憾。     

基于APDL的多级离心泵泵轴强度有限元分析

基于APDL参数化设计语言开发了多级离心泵泵轴强度计算程序,通过调入自编模型程序的脚本文件,执行SOLVE命令进行计算,实现了零流量工况和设计点工况下泵轴的参数化自动建模、载荷施加与求解以及计算结果的三维参数化显示,清晰描述了泵轴在不同工况下不同截面上的应力分布情况及危险点位置,完成泵轴强度的精确计算。应用实例表明,设计的应用程序计算准确、操作简单,计算结果直观形象,大大提高了泵轴强度计算效率,减少了分析成本。     

基于APDL参数化建模的轴系可靠性

运用大型通用有限元软件ANSYS提供的PDS模块,以泵轴的几何尺寸、载荷、应力、弹性模量以及强度极限等参数作为随机输入变量,根据应力-强度干涉理论,建立极限状态函数;通过APDL参数化设计语言,建立泵轴参数化三维实体模型,根据实际受载情况,对泵轴进行静应力分析,生成概率分析文件,选用蒙特卡罗有限元方法和拉丁抽样法对泵轴进行可靠度设计,得到比传统设计方法精度高、易于实现的泵轴失效概率及可靠度.以HS1K型碱泵的泵轴为例进行计算,获得了碱泵的应力概率分布特征,在置信度为95%时,该泵的可靠度为99.75%.实践表明,利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析,能为生产厂家改进设计提供理论依据,具有一定的工程应用价值.     

离心泵平衡孔平衡轴向力方法的研究与探讨

以离心泵平衡孔轴向力平衡装置为研究对象,利用计算机数值模拟分析技术和试验技术相结合的方法.对平衡孔位置、平衡孔面积与平衡轴向力效果和泵外特性的关系进行了深入研究,并对研究结果进行了分析.为提高轴向力平衡装置的综合效果,提出了减小平衡孔大小、适当增加后密封环直径（相对前密封环）、平衡孔靠近叶轮轮毂等设计方法措施.     

管道式磁力泵轴向力研究

阐述了磁力传动泵中轴向力的影响,结合２００ＧＹＣ－６０型管道式磁力传动泵的实例,探讨了管道式磁力传动泵轴向力产生的原因。给出各轴向力的计算公式,列出各轴向力计算所需的参数值及最终结果,并通过试验加以验证,最后分析了各轴向力改变的可能性,提出陕衡轴向力的各种方法。     

液力偶合器轴向力计算方法

提出了一种基于计算流体动力学(CFD)计算液力偶合器轴向力的方法。通过获得偶合器内三维、两相流动流场的数值解进行轴向力计算。对在制动工况、牵引工况和额定工况下不同充液率时调速型偶合器工作腔的流场进行了分析,并获得轴向力的变化规律。对不同充液率下偶合器轴向力进行了试验测试,计算结果与试验值对比,平均误差为8%,验证了该计算方法是有效可行的。     

溪洛渡泄洪洞有压段圆形断面衬砌混凝土温控研究

溪洛渡水电站泄洪洞,断面大,流速高,衬砌混凝土标号高,一旦发生裂缝特别是贯穿性大裂缝,极易在运行期产生空蚀,严重影响运行安全.因此施工期温控防裂形势严峻.利用ANSYS软件模拟溪洛渡泄洪洞衬砌混凝土的施工过程,采用三维有限元法进行了温度与温度应力的仿真计算,分析其温度场和温度应力的发展过程和分布规律,研究通水冷却、降低浇筑温度等温控措施的温控效果,提出夏季衬砌混凝土施工的温控措施,为隧洞工程衬砌混凝土的设计与施工提供参考依据.     

淤地坝卧管经济断面计算方法研究

考虑到混凝土、条石与浆砌石的单位造价比,提出了一种卧管经济断面计算公式。实例计算表明,卧管断面净宽越小,则宽深比越大,最佳净宽高比接近于1,越接近于正方形;断面净宽越大,则宽深比越小,最佳净宽高比接小于1,越接近于长方形。对于混凝土盖板,优化后的卧管造价较改进前正方形卧管减少1.17%~2.22%;对于条石盖板,优化后的卧管造价较改进前正方形卧管减少2.28%~4.19%。     

基于拉格朗日法的抛物线形复合渠道的水力最佳断面

针对标准抛物线形渠道渠口宽、深度大、难以适应大中型渠道等问题,提出了一种新型平方抛物线形渠坡和水平渠底的抛物线形复合渠道,同时推导出了抛物线复合渠道水力要素计算公式,并以水深、水面宽度和水平渠底宽度为变量,利用拉格朗日乘数法建立求最优解的迭代方程,借助Mathcad数学软件进行计算,推导出了抛物线复合渠道水力最佳断面情况下流量和水深的关系式以及水深、水面宽度、过水断面面积和湿周的计算公式。通过实例计算,当流量Q为12 m~3/s时,在水力最佳断面情况下抛物线复合渠道的水深H0为2.263 m,水面宽度B0为4.538 m,过水断面面积A0为7.463 m~2。结果表明,相同流量下抛物线复合渠道的过水断面面积比梯形渠道减小了1.67%,比弧脚梯形渠道减小了0.84%,比抛物线形渠道减小了1.05%,表明抛物线形复合渠道是更为优越的渠道断面形式。     

多级离心泵叶轮级间泄漏对轴向力的影响

理论分析了叶轮级间泄漏对叶轮前后盖板外侧腔体内液体流动状态的影响,指出轴向力的实际大小与计算值之间存在着差异。通过离心泵轴向力试验装置,对液流速度分布和轴向力进行了试验,研究结果表明：叶轮前后盖板外侧腔体内液体并不是以叶轮0.5倍的角速度进行运转,前盖板外侧大于0.5倍,后盖板外侧小于0.5倍;叶轮两侧的压力分布不一致,前盖板外侧压力小,后盖板外侧压力大;轴向力计算值小于实际轴向力,应对行业应用的传统轴向力计算公式进行修正。     

离心泵轴向力的迭代计算方法

本文通过对边界层内流动分析,简化泵腔中液体流动的Ｎ－Ｓ方程推导出泵腔内压力分布与泄漏量之间的关系,从而在理论上推导出进一步精确计算轴向力的编程迭代求解公式。     

水泵水轮机泵工况轴向力特性分析与改善

水泵水轮机是抽水蓄能电站的核心部件,水泵水轮机的轴向力特性对其运行稳定性与安全性具有主要影响。作为一种典型的立式机组,为防止抬机事故的发生,机组转轮部分需要具有向下的轴向力,但在泵工况下,该轴向力容易过大,并可能引起机组下沉。采用计算流体动力学方法,研究分析抽水蓄能水泵水轮机泵工况不同流量与活动导叶开度下的轴向力特性。研究结果表明,在泵小流量、小导叶开度、高扬程的工况下,向下的轴向力较大;采用对称布置的均压管路连接转轮上冠腔体与尾水管,轴向力变为轻微向上,扬程与水力效率无显著变化,有效解决了机组泵工况向下轴向力较大的问题,机组运行的安全性与稳定性得到了显著提高。     

深井离心泵轴向力数值预测与试验

轴向力的预测和平衡是多级泵设计和优化中的重点和难点。以150QJ20型深井离心泵为例,在Fluent中采用标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法、二阶迎风方程,对包含叶轮、导叶在内的两级深井离心泵进行了全流场数值计算,对不同工况下的泵效率、单级扬程和单级轴向力进行了预测。随后对样机进行了外特性和轴向力的试验测量。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了预测值与试验值的差异,结果表明利用数值模拟方法可以较为准确地预测深井离心泵的外特性和轴向力。