基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析

为了研究预应力对便携式轴流泵叶片的应力及应变的影响,基于有限元理论,在Workbench平台上,采用ANSYS CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构进行耦合求解.其中流场计算选用以雷诺平均方程为基础的SST k-ω湍流模型.结构计算采用弹性体结构动力学方程,对叶轮叶片在不同流量工况下的变形和应力分布以及各阶模态变化进行了计算.结果表明:在水体作用力和旋转离心力作用下,轴流泵叶片的最大变形发生在叶片进口轮缘处,且从轮毂到轮缘的径向方向上,变形程度逐渐变大;在叶轮压力面靠近轮毂附近区域出现应力集中,各工况最大应力值均远小于最大拉应力,能够满足强度要求;有无预应力对转子系统的各阶模态影响很小,且不同流量工况下各阶模态的变化也很小.     

离心压缩机叶轮叶片疲劳断裂故障的数值分析

采用有限元方法计算了离心压缩机叶轮叶片的前14阶模态和离心力作用下的静应力,并采用单向流固耦合方法计算了叶轮叶片在非定常气动力载荷下的等效交变应力．为了节省计算成本,离心叶轮采用满足循环对称条件的单扇区模型．计算结果表明：非定常气动力载荷的主频率落入叶轮叶片第6阶固有频率的共振区,导致在叶轮叶片的前缘附近区域形成局部共振,使该区域的等效应力最大;离心叶轮叶片在离心力和非定常气动力共同作用下形成的交变应力小于工作条件下的屈服应力,不会形成叶片的塑性破坏,但交变载荷的长期作用导致了叶片前缘区域的高周疲劳破坏．预测的叶片应力集中位置和实际断裂位置一致,表明了该方法在工程实践中的有效性．     

变厚度叶片对离心压缩机结构强度和性能影响

以国内某大流量离心式压缩机首级叶轮为研究对象,采用数值模拟方法研究了变厚度叶片对离心压缩机结构强度和性能的影响.应用CAD软件Solidworks对9种变厚度叶片的闭式叶轮进行三维实体造型,运用有限元软件ANSYS进行静态应力分析,并利用计算流体动力学软件CFX进行叶轮内部流场分析.重点比较分析了叶轮最大von Mis...     

基于流固耦合的轴流泵叶片结构分析

为了准确分析YQH-100油气混输泵的叶片所受应力分布情况,运用Fluent软件与ANSYS软件协同仿真的方法对油气混输泵单级压缩级流道进行三维流动计算,将Fluent流场数据通过Workbench流固耦合技术传输给叶轮结构,再对叶轮叶片进行应力分析,通过数值分析确定叶片的应力及变形集中区域,得出叶片的应力及变形分布规律,并且可以看出运用流固耦合和不运用流固耦合时含气率对扬程和效率有较小的影响.     

基于流固耦合的高温泵叶轮应力有限元分析

根据高温泵零件二维图,应用Pro/E软件对高温泵内叶轮结构模型及整机水体模型进行实体建模,采用CFX软件对高温泵内部流场进行数值模拟,分析了泵内部的压力随不同工况的变化情况,基于流固耦合利用Ansys软件对叶轮施加静力载荷,进行应力应变分析,揭示了整个叶轮的变形情况及应力分布.结果表明:首级结构的对称性使其变形较为均匀,应力应变分布较为规律;水泵叶片根部两侧存在明显的集中应力,并且应力逐渐向叶片外侧扩散,叶片外缘所受到的应力值很小,应力集中点为次级叶片与轮毂相交处靠近进口的位置;在不同工况下叶轮最大静应力随着高温泵轴功率的增大而降低,且线性关系较差.     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明：在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

离心式压缩机焊接叶轮的叶片的应力分析

本文用壳体的有限元素法,计算焊接叶轮的叶片的应力。对二个叶轮的叶片,按二种不同的焊接长度的计算结果作了比较。     

预应力叶轮弹塑性应力分析

本文采用有限单元法,对具有硬化材料的预应力叶轮进行弹塑性应力和变形的分析。经计算表明,预应力叶轮能减小轮内最大工作应力,为改善叶轮应力分布提供了新的途径。     

离心通风机前弯叶轮叶片数的选取

比较前弯和后弯叶轮流道中的流动结构得知,前弯叶轮的叶片数应适当多于后弯叶轮.计算了12个和16个叶片的两个前弯叶轮中的边界层动量厚度,并对该两叶轮进行性能试验,证实了适当增加前弯叶轮的叶片数可以提高叶轮的压力和效率。     

叶片有限元分析中弹塑性过渡区应力奇异产生原因及解决方法

采用弹塑性有限元法、借助大型商业有限元软件对汽轮机叶片进行应力分析时,弹塑性过渡区应力的计算值有时会高于塑性区应力的计算值,即会产生应力奇异现象。为分析产生这一现象的原因,以8节点六面体单元为例,研究了有限元法计算应力的过程,并在理想弹塑性的条件下,采用有限元法和解析法计算了弹塑性过渡区单元节点应力。研究发现,有限元法通常采用高斯积分点应力值外推插值法得到单元节点应力,当单元一部分位于弹性区、另一部分位于塑性区时,这种外插算法会导致节点应力计算值高于结构的实际应力,甚至超出理想弹塑性材料的屈服极限,从而造成应力奇异。研究表明,在叶片弹塑性的有限元分析中,采用相邻高斯积分点应力加权平均的方法计算单元节点应力,可有效避免弹塑性过渡区应力产生奇异的现象。     

三角代数上Lie积为平方零元的非线性Jordan高阶可导映射

设U是一个 2-无挠的三角代数,D ={d_n}_n∈N是U上一个Lie积为平方零元的非线性Jordan高阶可导映射。证明了三角代数U上的每一个Lie积为平方零元的非线性Jordan高阶可导映射都是高阶导子。作为结论的应用,得到套代数或 2-无挠的上三角分块矩阵代数上的每一个Lie积为平方零元的非线性Jordan高阶可导映射都是高阶导子。     

自平衡单元及其刚度矩阵的推导方法

提出了自平衡单元折概念，介绍了几种典型的自平衡单元，并结合平面三角形单元，着重讨论了这类单元的刚度矩阵的推导方法。     

用行初等变换化实对称矩阵为对角形

给出了主要用行初等变换化实对称矩阵为对角形式的方法, 即先化实对称矩阵为上三角矩阵, 则三角矩阵主对角线上的元素所成对角矩阵为实对称矩阵的对角形.     

关于三角形单元受限制三次插值的限制条件

本文扩展了三角形单元中一种受限制三次插值的选择范围。     

DKT板壳单元及其在板料成形一步模拟法中的实现

研究了基于离散Kirchhoff理论(DKT)的DKT9和DKT6平板弯曲单元,推导了各自的应变-位移矩阵,实现了两种板单元与线形三角形(CST)薄膜单元的叠加.考虑了薄膜内力及弯曲应力的综合作用,较为真实地反映了实际变形情况,在开发的一步模拟法求解器InverStamp/onestep中得到了实现.通过一筒形件的拉深成形分别对这两种单元进行了分析.通过比较,证明了在板料成形一步模拟法中两种单元均能够较为真实地反映实际变形情况,DKT6比DKT9板单元具有较好的计算效率,计算精度相差不大.     

三角代数的广义Jordan导子

用元素比较法研究了三角矩阵代数上的广义 Jordan 导子,证明了三角矩阵代数上的广义Jordan 导子都是一个广义导子.     

先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析

基于精细三角形Mindlin板单元构造了用于先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析的三角形复合材料加筋平面壳单元.肋骨和蒙皮采用了相同位移插值形函数,保证两者变形协调性的同时,又放松了肋骨转动的约束.肋骨放置的数量、位置和角度可以任意,为结构的单元网榕剖分带来了很大便利.通过算例验证了该协调独立转角加筋板壳单元的有效性,特别是在分析高肋格栅结构时有较高的精度.最后分析了内外加筋形式对等格栅加筋柱壳稳定性的影响.     

二维空间的Stokes问题的混合有限元分析

本文将给出二维空间的Stokes问题的三角形单元的一种新的二阶混合有限元法。     

对CST单元采用半解析法计算灵敏度的误差分析

灵敏度分析是高效率结构优化方法的关键，半解析法是计算状态变量对于形状设 计变量灵敏度的一种有效方法，但对这一近似方法造成的误差还不完全清楚，因此受 到广泛的关注。本丈针对平面三角形常应变单元（ＣＳＴ）组成的结构，讨论了用半解 析法求得的灵敏度的误差，说明对这类单元误差并不随形状被修改的区域中采用的单 元数增长而增长。     

一类求解Stokes方程的二阶混合元格式

本文利用增加高阶项的技巧,通过对一些Ｃ０类三角形单元的修正,构造了一类求解Ｓｔｏｋｅｓ问题的二阶混合元格式。它具有一般性,自由度比以往的格式少等优点。其结论对Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ问题亦适用。