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.     

潜水泵泵轴的失效分析

潜水泵在工农业生产活动中有着重要的应用价值,但是部分潜水泵在使用期间会出现潜水泵泵轴失效的问题,从而影响到潜水泵的正常使用,尤其是在矿山建设中采用的排沙潜水泵出现泵轴失效的问题较多。文章分析了潜水泵泵轴的作用,对泵轴失效原因进行试验,并在分析的基础上得出结论。     

基于有限元的污水泵轴疲劳可靠性分析

为满足农田水利等行业对污水泵整机可靠性越来越高的要求,提出了一种基于有限元分析的疲劳可靠性分析方法。在建立污水泵轴有限元力学模型的基础上,先通过ANSYS静力分析找出轴上所有危险点,再对这些点进行ANSYS瞬态动力学分析找出其最危险点,并导出分析数据计算最危险点的应力极值,最后用半径向量法计算出泵轴的可靠度。     

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。     

基于ANSYS的喷雾泵芯部运动部件结构强度分析

喷雾泵泵芯运动通过两个尺寸相同的主、从动齿轮进行啮合传动,通过该泵基本参数要求和远程喷雾机的工作特点,定制喷雾泵芯部运动结构方案,利用CATIA进行三维的造型和布局的绘制,并且利用ANSYS建立啮合齿轮的简化模型,分析验证理论计算结果的合理性,证明该喷雾泵具有重要的价值及推广性。分析结果显示,齿轮最大应力值为17.903 9 MPa,主动齿轮轴最大应力为7.904 MPa。     

基于ObjectARX的泵轴强度校核应用软件开发

针对泵轴的强度校核计算,在Visual C 6.0编程语言的支持下,采用ObjectARX应用程序作为二次开发工具,在AutoCAD开发平台下,采用ADO接口链接泵轴数据库进行管理,图形数据处理采用ObjectARX进行编写,开发了泵轴强度计算程序,利用MFC创建用户界面并运用ADO进行数据集成、读取,使数据与用户达到动态交互。程序运行结果表明,设计出的程序界面友好,数学运算功能强大,运行效率高。     

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ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真

利用ANSYS/LS-DYNA,对四刀松土刀和六刀松土刀在不同转速下切削土壤的过程进行数值模拟,对不同转速下松土刀的阻力和功耗进行分析。仿真结果表明:两种松土刀在以1m/s前进速度下,转速低于45rad/s时,其阻力随着转速的增加而增加,在4 5 rad/s左右时达到最大值,之后阻力随转速增加而减小;同时,根据可决系数拟合出阻力-转速曲线,建立了拟合方程,并对不同转速下的功耗进行分析,发现功率和阻力具有相同的规律。对于不同排列的松土刀,六刀切削土壤时比四刀切削更加稳定和高效,但是所受的平均阻力和功耗更大。仿真数据分析结果可为实际生产中松土作业提供参考。     

基于ANSYS二次开发的任意截面轴力弯矩的计算方法研究

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.以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.     

叶轮倾斜出口对长轴消防泵内流特性的影响

以XB4.3/240-300LC型立式长轴消防泵为研究对象,在保证叶片包角、进出口安放角、叶轮出口宽度、叶轮出口中间位置到叶轮进口轴向距离以及到旋转轴的径向距离、出口过流断面面积、叶片进口边与前盖板流线交点的径向坐标值均不变的条件下,通过改变叶轮出口倾斜角度设计多种叶轮方案,采用SST湍流模型,对不同方案进行数值模拟和内部流场分析,以寻求泵水力性能最优的叶轮出口倾斜角度.研究结果表明:改变叶轮出口倾斜角度,泵扬程和效率在小流量工况下提升幅度较小,而在大流量工况下,提升幅度相对较大;当叶轮倾斜角度为15°时,泵扬程和效率出现峰值,继续增大倾斜角度,两者反而下降,则倾斜角度为15°视为最优叶轮出口倾斜角度,此时泵扬程和效率相对原始方案分别提高5.95%和1.19%;叶轮出口处绝对速度圆周分量和径向分量在大流量工况下分布有较好的一致性,叶轮出口倾斜角度对其影响较小,而在小流量工况下,各方案的绝对速度分量在流道内分布规律较差;叶轮倾斜出口对环形空间及空间导叶内部湍动能分布有较大影响.     

基于CFD的主轴密封泵板装置结构优化设计

为研究混流式水轮机主轴密封泵板装置内泄漏水流动特性,应用计算流体动力学软件,针对新疆红山嘴一级电站4号水轮机,将不同泵板装置作为研究对象,研究提高其水力效率的可行性以及对主轴密封降压的效果.在模型准确基础上对泵叶角度和泵盖高度分别改进,对两者联合结构共计22种改进模型进行数值模拟.研究结果表明:泵叶斜置45°且泵盖高度比为0.081 5的联合改进结构对主轴密封真空度提高率可达60.9%;泵盖高度比比泵叶角度改变对该装置水力效率提高更有利;泵盖存在“最不利高度比”,泵盖位置的确定需避免最不利高度比0.135 9.该研究结果将模型结构参数化使得结论的普适性有一定提高,为工程实际主轴密封设计改造提供了一定的理论依据.     

基于ANSYS／Fatigue的泵用压电振子疲劳分析

为预测压电泵驱动部件压电振子的疲劳寿命,建立了双晶片压电振子的有限元模型,并应用ANSYS软件对模型进行静力学分析,得到双晶片压电振子的等效应力图和危险区域最大应力节点．利用ANSYS／Fatigue模块对这些危险点进行疲劳分析,并和其他区域应力集中的点进行比较,得到双晶片压电振子的疲劳耗用系数．利用Miner法则判断压电振子是否满足设计要求,并预测其疲劳寿命．研究了不同基底材料以及结构参数对双晶片压电振子疲劳寿命的影响,并和单晶片压电振子进行了对应比较．结果表明,基底最优材料为Cu,半径变化不影响其疲劳寿命,而厚度变化对疲劳寿命的影响要比电压变化的影响要大,双晶片压电振子的疲劳寿命总要比单晶片的稍长些,这为选择和优化压电振子结构提供了理论依据．     

基于ANSYS/LS-DYNA的甘蔗切割动力学仿真分析

为了更好地研究甘蔗切割机理,建立甘蔗切割模型,通过动力学仿真研究甘蔗切割过程中受力、振动情况及其与蔗兜切割质量之间的关系,为切割器设计提供依据.同时,选用ANSYS/LS-DYNA建立甘蔗切割模型,并对模型进行了模态分析和甘蔗切割动力学仿真.     

基于CFD技术脱硫泵的设计与试验

采用经验系数设计法对脱硫泵进行水力设计,适当增大叶片出口宽度,以改善颗粒通过性和叶轮出口的磨损情况.应用FLUENT软件,采用欧拉多相流模型,分别计算了颗粒直径为0.06,0.08和0.10 mm,体积浓度为11%工况下脱硫泵的两相流内部流场.得到以下结论：叶轮流道内,工作面上的静压值明显高于背面上的静压值;最低压力点出现在叶片进口背面侧,容易发生汽蚀;随着粒径的增大,颗粒逐渐向叶片工作面迁移.叶片的磨损主要发生在叶片进口处和叶片的出口段.通过试验验证：设计的脱硫泵效率为82.0%,性能曲线平坦,高效范围宽,各项技术指标均满足设计要求.     

卧式前轴伸泵装置流道三维流动及水力损失

采用数值计算方法对卧式前轴伸泵装置的三维流场及水力性能进行了初步研究,获得了设计流量时进、出水流道的流场图以及水力损失值.同时,还采用透明流道模型试验的方法,分别对卧式前轴伸泵装置进、出水流道数值计算的结果进行了试验验证.研究结果表明：卧式前轴伸泵装置进、出水流道内的流态,数值计算的结果与试验结果一致,进水流道内的水流仅在泵轴后有很小范围的局部旋涡,进水流道出口断面的流速均匀度为96.9%;出水流道进口的水流具有一定环量,水流呈螺旋状流入流道,流道外侧的流速较大,流道中心附近流速较小.进、出水流道水力损失值,数值计算值分别为0.142 m和0.163 m,流道模型试验值为0.137 m和0.168 m,两者非常接近.该泵装置在低扬程泵站具有一定的应用前景.     

基于正交设计法的旋流自吸泵泵体结构优化

用正交设计法通过模拟试验对旋流自吸泵泵体结构参数进行了优化设计,设计了一个4因素3水平的正交方案,研究了泵体各几何参数对旋流自吸泵性能的影响.通过分析性能曲线对比图,找到了对于各个性能的最优方案.并通过对数值计算的数据进行极差分析,获得了各几何参数影响4个性能的主次顺序.通过对数据结果进行综合平衡分析和比较,得出了最优的参数组合.得出的最优参数组合不在原有设计方案中,因此根据分析结果对模型泵进行了再设计.将再设计方案与原有方案的性能作了对比,并判断其为最优方案.本模拟结果对旋流自吸泵性能优化设计有一定的参考价值.     

基于ANSYS/LS-DYNA的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析

针对直齿锥齿轮疲劳破坏中出现儿率最高的齿面接触疲劳强度问题,在UG中建立齿轮几何模型,利用ANSYS/LS-DYNA对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。