9-19型某离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析毕业设计论文.doc

2015 届毕业设计论文题 目 9-19型某离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析 专业班级 学 号 学生姓名 指导老师 黄忠文 指导老师职称 副教授 学院名称 机电工程学院 完成日期：2015年6月11日 9-19某型离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析ANSYS modeling and stress analysis of 9-19centrifuge fan impeller矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 学生姓名 指导老师 黄忠文 武汉工程大学本科毕业生论文摘要 风机在各个行业的应用十分广泛，几乎涉及到国家发展生产的所有领域，而叶轮则是风机的关键部件。整个风机的运作过程则是通过叶轮的机械转动，形成气压差，引起气流的定向流动，从而达到通风的效果。由于风机应用广泛工作环境千变万化，对风机主要是叶轮的要求就进一步增强了。一个合格的叶轮必须具有良好的综合性能，本文则尝试对9-19型某离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 为了便于对离心通风机叶轮进行结构静力分析，进而对1-19型某离心通风机结构进行了合理的研讨，适当优化，本文建立了一个简单，合理，有效的叶轮有限元分析模型，对于离心机叶轮而言，真是结构相当复杂，本文中对各部件做了合理的简化，确定了叶轮的结构尺寸及各部分的材料常数，并应用于整体模型的建立中。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 建立有限元模形式时，有限单元的选择非常重要，合式的单元不仅使建模，计算方便，而且能够更加真实的模拟结构的受力，变形情况，本文侧重对叶轮的建模与有限元分析，对模型进行了合理的简化，如螺栓省略了，模型一体化以及不计重力对叶轮的影响。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。关键词： 离心通风机 叶轮 ANSYS有限元31Abstract Fans are widely used in various industries, almost involves all areas of the national development and production, and the impeller is the key components of the fan.The whole operation process of the fan is through the rotation of the mechanical impeller, formation pressure difference, cause the directional flow of air flow, so as to achieve the effect of ventilation.Widely used because of the fan working environment, requirements for fan is mainly the impeller is further enhanced.A qualified impeller must have good comprehensive performance, this paper try to 9-19 ANSYS modeling and stress analysis of a centrifugal fan impeller.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 In order to carry out structural static analysis of centrifugal fan impeller, and a centrifugal fan in type 1-19 structure has carried on the rational discussion, appropriate optimization, this paper set up a simple, reasonable and effective finite element analysis model of impeller for the centrifugal impeller, its structure is quite complicated, this article made a reasonable simplification, the components to determine the structure of the impeller size and material constant of each part, and applied to setting up the model of the whole.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 Establishing finite element model form, the choice of the finite element is very important, shaped unit not only make the modeling and calculation is convenient, but also more realistic simulation of the structure of the stress, deformation, this paper focuses on the modeling and finite element analysis of the impeller, to the reasonable simplified model, such as bolt is omitted, model integration, and regardless of the gravity effect on the impeller.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。Key words ：Centrifugal fan Impeller ANSYS Filet element茕桢广鳓鯡选块网羈泪。目录摘要1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。Abstract2籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。目录3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。第一章 绪论5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.1课题背景5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.1.1行业现状5擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。1.1.2课题研究的意义6贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。第二章 关于风机7坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.1 风机的应用7蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2风机的构造与分类7買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.3 离心机的工作过程8綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。第三章 9-19型离心通风机的三维图与平面图10驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.1 9-19型离心通风机平面图10猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.2 1-19型离心通风机叶轮三维图11锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第四章 9-19型某离心通风机叶轮的建模12構氽頑黉碩饨荠龈话骛。4.1 绘制上圆盘12輒峄陽檉簖疖網儂號泶。4.1.1 创建草图12尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。4.1.2 绘制草图12识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.1.3 旋转成体13凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。4.2绘制下圆盘13恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.2.1 创建草图13鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 4.2.2绘制草图13硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.2.3旋转成体14阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.3绘制叶片14氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。4.3.1 创建草图14釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.3.2 绘制草图15怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.3.3 拉伸成体15谚辞調担鈧谄动禪泻類。4.3.4 布尔运算16嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。4.4 打孔与螺栓17熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 4.4.1 创建草图17鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。4.4.2 绘制草图17纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。4.4.3 打孔17颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。4.5 求和18濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。第五章叶轮的ANSYS有限元分析19銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。5.1 有限元的基本思想19挤貼綬电麥结鈺贖哓类。5.1.1 有限元结构分析的分析流程20赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。5.1.2 有限元法的优缺点21塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。第六章 离心通风机叶轮的ANSYS分析22裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。6.1 UG叶轮模型导入到ANSYS22仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。6.2 离心通风机叶轮的有限元分析23绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。6.2.1 设立工作目录、文件名、标题和分析模块23骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。6.2.2选择单元类型24瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。6.2.3 设置材料属性24鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。6.2.4划分网格24栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。6.2.5 施加约束25辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。6.2.6 施加荷载25峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。6.2.7 求解 25詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。6.3 后处理26则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。6.3.1总位移云图26胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。6.3.2梅森应力图26鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。6.3.3应力强度27稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。6.3.4环向位移27陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。6.3.5环向应力28沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。6.3.6径向变形图29钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。6.3.7径向应力分布图29懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。第七章 结论30謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。参考文献31呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。致谢32莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。第一章 绪论1.1课题背景 进入21世纪，现已成为世界第二大经济体的中国经济发展令世界倾慕。1979年至2012年，中国经济年均增速达9.8%远超世界经济年均增速。中国有着悠久的风电产业的发展历史，对于我国的经济增长，风机功不可没。在各个行业都有风机的身影。随着中国经济的快速增长，特别是进入“第十二个五年计划”，国家加大基础设施投资，以及对行业发展的支持增加，风机市场毫无疑问将会更加繁荣。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。离心通风机是大型机组设备中的重要组成部分，根据风机产品的发展趋势，低噪声、高效、大型化的风机在未来市场潜力。在大型化的机组中，风机强度、运行寿命和可靠性都受到了一系列挑战。叶轮毫无疑问是离心通风机的最关键的部件，也是实际应用中最容易出现问题的部件。在离心通风机的工作状态下，叶轮高速转动的过程中承受离心力和气流激震力等力的共同作用，叶轮的工作状态下受力十分复杂。所以风机的稳定性以及可靠度受叶轮强度和震动的直接影响。基于叶轮复杂的结构和工作环境，对它的研究更加困难也更加重要。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。1.1.1行业现状国内外的各个风机企业都在加强对风机的科研投入，优化风机的设计和性能，才能在风机市场占有一席之地。风机在发达国家如：美国、德国、日本的发展较快，其制造和研发更方面科技比较成熟，这些国家的风机企业在中国也有很好的口碑和品牌效应，在我国风机市场占据优势。我国风机产业起步不计较玩，但最近几年取得了十足的进步，从最初的引进后仿制，到自主设计乃至返销国外。尽管如此，国内风机行业与国外还存在一定的差距。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。1.1.2课题研究的意义叶轮是离心风机的核心部件，其设计质量的好坏直接影响到整个机组的工作效率和稳定性，且随着风机市场质量需求、同行业竞争以及原材料价格的上涨，风机企业对其自身产品的技术需求越来越高，对于风机设计优化愈加迫切。利用ANSYS有限元辅助软件分析，可以在满足风机所需强度和可靠性的前提下，尽量减少风机尺寸、节省原材料、优化结构，是材料利用最大化，为企业带来可观的效益。用有限元强度分析对于提高风机的设计水平，有重要的意义。其意义有：灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。1. 为离心通风机叶轮的设计提供理论依据，保证风机强度安全。2. 优化产品结构，提升质量的同时，节省了材料，为企业节约生产成本。为今后企业大规模扩大奠定基础。第二章 关于风机2.1 风机的应用风机在各行各业得到了广泛的应用，并且起到了十分重要的作用。（1）离心风机在农业中的应用：离心风机结构简单便于安装，在农业生产中发挥着巨大作用，简化了农业生产过程，是农业机械化。我国农作物产量世界领先，农耕面积大，作物收获之后如不及时风干处理，易腐烂变质，或者发芽，造成浪费。过去农民只能通过自然晒干，处理刚收获的谷物，离心风机的普及解除了天气的限制。在大型的粮食储备地方，基本都装备了离心风机，能更好的通风换气，保证粮仓空气的湿度，更好的保存了粮食。谷物中会出现干瘪，不饱满的情况，风机可以用来提取饱满品相好的谷物。风机输送风能，可以吧不饱满的谷物吹起，保留饱满的谷物，极大节省了人力。另外，在农业机械中处处可见离心风机的身影，利用离心风机送风的功能，反向出现了利用风能转为机械能，达到灌溉、收割做业。这比人力、畜力便捷且高效。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。（2）离心风机在工业中的应用：我国工业化进程高速发展的今天，离心风机的出现，它耐用而且实用性高，使人们越来越难以离开这一便捷的工业化产品。离心风机在众多场合得到应用，尤其是工厂、仓库、矿井、隧道、车辆船舶等这类空气不能自然流通的场合；在高温的工作环境如锅炉、鼓风炉、工业用炉也有它的身影；对于需要保持空气清洁的的地方如，餐厅，厕所，车站等设施中的通风与散味。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。2.2风机的构造与分类 早在19世纪80年代，离心通风机被英国人Goebel首先发明，改离心风机有两部分组成：叶轮和机壳，二者同心。砖材料制做的机壳，木制且后向直的叶轮，但效率效率只有百分之四十。随后，不同于同心型技巧蜗形机壳出现了，后向弯曲叶片的离心通风机基本成型，二者都广泛用于矿井通风。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。 不管离心通风机尺寸型号怎样，都离不开叶轮和机壳的组合，小型通风机通常直接将叶轮链接到电动机，叶轮随连接轴一起转动，二者同步转动。对于中大型通风机显然就不适用了，大中型通风机由于安装条件，动力需求等个方面的限制，通常要么由联轴器，要么由皮带轮与电动机间接的联接在一起。对于流量很小的离心通风机，机壳设计成单侧进气，采用单级叶轮；流量大的离心通风机，机壳设计成可双侧进气两个方向相反对称的叶轮，又叫做双吸式离心通风机。 在叶轮和机壳中叶轮显而易见是通风机的关键结构，叶轮设计成怎样的几何形状、叶片几个、多大的尺寸和材料表面的精度对性能的影响有天壤之别。要确保通风机能够转动平稳、正常工作，我们需要对叶轮的静平衡或动平衡校正。 夹覡闾辁駁档驀迁锬減。项目后倾叶片前倾叶片项目后倾叶片前倾叶片效率高低耐磨性好差成本搞低耐腐蚀好一般尺寸大小噪声高低工作范围广狭可工作温度中等中高叶轮转速高低电动机易超载不是2.3 离心机的工作过程 离心机的工作原理是通过叶轮旋转，使风机内部气压小于风机外部大气压，形成压力差带动气体流入风机，风机累叶片转动时空气获得势能由风机向外流动。总之是依靠高速旋转的叶轮，使气体在惯性离心力作用下从出口甩出,使吸入口出现真空，从而形成气体压由低压区到高压区的转换。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。 图2-1 图2-1为离心式通风机个结构部件示意图，当电动机运转时，通过9-皮带叶轮或联轴器带动4-机轴进而带动叶轮转动，叶轮转动时，叶轮叶片间隙中的空气也随之转动，空气在转动时受离心力，被甩出叶片间隙汇集在1-涡旋型机壳内。由于越靠近 6-排气口 机壳的界面剂越大，空气在流向排气口的过程中，速度降低，大部分动压力转为静压力，以一定的压力从6-排气口压出。随着叶轮中的空气压出，叶轮中心的气压低于大气压，空气被大气从 5-吸气口压入风机。这样就形成了一个循环，是空气源源不断的由吸气口流向排气口。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。第三章 9-19型离心通风机的三维图与平面图3.1 9-19型离心通风机平面图 CAD是专门用于帮助设计人员进行设计工作的辅助软件，全称是计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)。使用CAD绘制二维图纸，方便快捷。绘制图纸的主要功能是将，一个实体模型，通过起三视图即主视图、俯视图、左视图，展示出来。若实体模型对称有时候也可以只用主视图和俯视图表示。只要能达到表达效果，CAD的绘制形式可以千变万化。本文，则只绘制了俯视图及侧视图，因为对于本次的9-19型叶轮而言，由其对称性主视图与侧视图一致。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。由于CAD绘图不是本次论文的重点，叶轮的绘制过程在此处省略。 平面图用Auto CAD绘制。具体数据，依据1-19型离心通风机叶轮参数得俯视图3-1与侧视图3-2 图3-1 图3-2騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。3.2 1-19型离心通风机叶轮三维图 UG是专为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段的软件，全称UG（Unigraphics NX）。UG草图绘制比CAD更便捷，经过一系列命令，可以将模型实体化，更加直观，便于操作者设计和优化。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 与UG类似的三维制图软件还有solidworks，solidworks与ug的不同之处在于：1. solidworks对于（没什么基础）想学习三维建模的 比较容易上手。2. UG对于想学习模具设计 加工编程的 最好学习UG。3. UG的曲面 直接建模 CAM 编程等功能比较强大。4. solidworks在二维出图等方面比UG 方便 ，标注等也基本按照国标来做的。镞锊过润启婭澗骆讕瀘。 通风机叶轮通过UG8.0绘制，通过简单的拉伸、旋转、求和、剪切得到图3-3正等侧视图图3-3第四章 9-19型某离心通风机叶轮的建模 该论文的离心机叶轮是由UG绘制三维图后导入ANSYS后建模而成。UG 8.0绘图过程如下：4.1 绘制上圆盘4.1.1 创建草图 单击【插入】【草图】弹出“创建草图”对话框，选择【创建平面】单击【平面对话框】，在类型中选择“YC-ZC平面”单击“确定”。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。 单击【插入】【任务环境中的草图】进入“创建草图”对话框，在平面选择方法中单击“选择平的面或平面”在双击图中先前创建的平面，单击【确定】邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。 4.1.2 绘制草图根据二维图尺寸，绘制离心通风机叶轮的上侧圆盘。具体流程，参见CAD绘图。绘制完成后，单击【完成草图】得图4-1。 图4-1 4.1.3 旋转成体 点击【回旋】后弹出“回旋对话框”拾取草图曲线；“指定矢量轴”选择“YC”轴；“极限”起始角度选“0”结束角度选“360”单击确定。得下图4-2 图4-2离心机叶轮上圆盘绘制完成4.2绘制下圆盘 4.2.1 创建草图 单击【插入】【草图】弹出“创建草图”对话框，选择【创建平面】单击【平面对话框】，在类型中选择“YC-ZC平面”单击“确定”。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。 单击【插入】【任务环境中的草图】进入“创建草图”对话框，在平面选择方法中单击“选择平的面或平面”在双击图中先前创建的平面，单击【确定】该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。 4.2.2绘制草图 根据二维图尺寸，绘制离心通风机叶轮的下侧圆盘。 具体流程，参见CAD绘图，得图4-3。 图4-3 绘制完成后，单击【完成草图】。 4.2.3旋转成体 点击【回旋】后弹出“回旋对话框”拾取草图曲线；“指定矢量轴”选择“YC”轴；“极限”起始角度选“0”结束角度选“360”单击确定。得图4-4 图4-44.3绘制叶片4.3.1 创建草图 单击【插入】【草图】弹出“创建草图”对话框，选择【创建平面】单击【平面对话框】，在类型中选择“XC-ZC平面”单击“确定”。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。 单击【插入】【任务环境中的草图】进入“创建草图”对话框，在平面选择方法中单击“选择平的面或平面”在双击图中先前创建的平面，单击【确定】臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。 4.3.2 绘制草图 根据二维图尺寸，绘制离心通风机叶轮的下侧圆盘。 具体流程，参见CAD绘图。 先绘制一片叶轮俯视图，得图4-5。 图4-5 将该线段进行求和运算。鼠标左键拾取所绘线段，单击【求和】命令。 矩阵复制叶片草图，以圆盘原点为圆形，单击【矩阵】，角度“360”，数目“12”，单击确定，即复制了12片叶片。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。 4.3.3 拉伸成体单击【拉伸】命令，弹出“拉伸对话框”，拾取先前所绘叶片草图；指定矢量选择YC方向；“极限”中，开始值取“0”，结束值取“305”。注：此处“305”为任意值，只要叶片体穿过上下圆盘即可，超出上下圆盘，是为了方便后续步骤中进行布尔运算，得图4-6.穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。 图4-6 4.3.4 布尔运算单击【修剪体】，弹出“修剪体”对话框。“选择体”中，拾取12片叶片；“工具选项”选择面或平面，分别选取上侧圆盘，单击确定。即将拉升的叶片用上下圆盘修剪成介于上下圆盘之间的一段。 图4-7隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。4.4 打孔与螺栓 4.4.1 创建草图 单击【插入】【草图】弹出“创建草图”对话框，选择【创建平面】单击【平面对话框】，在类型中选择“XC-ZC平面”单击“确定”。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。单击【插入】【任务环境中的草图】进入“创建草图”对话框，在平面选择方法中单击“选择平的面或平面”在双击图中先前创建的平面，单击【确定】鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。 4.4.2 绘制草图 根据二维图尺寸，绘制下册圆盘中的孔和螺栓面。 4.4.3 打孔 单击【孔】，弹出“孔”对话框，类型选择“常规孔”，拾取草图中所绘孔。 图4-7 图4-8 该论文中，忽略的螺栓的作用，故将螺栓与底盘划为一个整体。同理，运用【拉伸】，得到下图4-9 图4-94.5 求和 单击【求和】命令，拾取所有体，将所有体合为一个整体。方便导入ANSYS后进行网格划分。至此，9-19型某离心通风机叶轮建模完成。第五章叶轮的ANSYS有限元分析5.1 有限元的基本思想由于计算机的广泛普及和高速发展，有限元将力学与计算机技术相结合的现代计算方法。有限元法是首先应用于航空工程飞机结构分析的一种有效的数值分析方法，随后就很快被推广应用于机械工程的结构分析中，进一步从固体力学领域扩展到流体力学、热力学、电磁学、声学、光学、生物学等诸多领域。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。有限元法是借助与数学理论和力学理论，利用计算机技术解决工程问题结构分析的一种方法。从数学上来说，有限元法是通过离散化的手段把偏微分方程或者变微分方程转变为代数方程求解。从力学上来说，有限元法是通过离散化的手段，利用单元的力学特性，把一个复杂的连续体离散成有限个单元体的组合节奏，然后通过理论推导得到一个表征整体求解域问题的线性方程组，再进行求解。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。与弹性力学和结构力学中的解法类似，有限元法根据选择基本未知量的不同来看，可分为3类：位移法、力法和混合法。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。有限元法中以节点位移法作为基础未知量的求解方法称为有限元位移法，与结构力学中的矩阵位移法类似，但矩阵位移法仅限于梁杆结构的计算，有限元法来源于结构力学，其后的发展有超越了结构力学。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。5.1.1 有限元结构分析的分析流程采用有限元工程软件进行结构分析计算的分析流程下图5-1工程问题搜集相关资料决定分析项目获取材料的机械性能级集合条件、荷载、边界条件 有限元程序建立有限元模型材料属性定义几何形状结构离散前处理模块加边界条件加负载条件加时间变化条件分析 解题模块 分析结果显示、打印 后处理模块结果判断 不合理 合理结构优化最佳设计图5-15.1.2 有限元法的优缺点 优点：1. 有限元法可以模拟各种几何形状复杂的结构，得出其近似解。2. 有限元法的解题步骤可以系统化、标准化，能够开发出灵活通用的计算机程序，使其能够广泛地应用于各种场合。3. 边界条件与结构模型相互独立，互不影响，可以从其他CAD软件中导入创建好的模型。4. 有限元法很容易处理非均匀连续介质，可以求解非线性问题和进行耦合场分析。 缺点：1.有限单元对于复杂问题的分析计算所耗费的计算资源是相当惊人的。2.对无限求解域问题没有较好的处理方法。3.有限元软件在具体应用时需依赖使用者的经验，而且在精度分析时需耗费相当大的计算资源。第六章 离心通风机叶轮的ANSYS分析6.1 UG叶轮模型导入到ANSYSANSYS是在有限元分析的基础上的大型物理领域的工程仿真分析软件，有限元分析的三个主要步骤分别是:第一步，在分析之前,进行几何模型建立有限元网格划分等工作;第二步,在预处理建立数学模型应用边界条件和分析;第三步后处理,求解结果表明,观察,进一步操作,等CAE软件,用户最关心的应该是:使用这个软件可以解决我在产品设计的过程中遇到什么问题?各种各样的问题,如何解决精度等等。在这一点上,ANSYS是迄今为止在一个软件系统分析类型是最普遍,最强大的软件分析能力。从大的方面说,ANSYS分析范围覆盖的性质四个主要类别:结构力学(从广义的角度说,也是一种结构力学),温度场、流场、电磁场,与此同时,在ANSYS这一领域也可以几个类别的耦合分析,然而,ANSYS经典界面处理的实体建模、啮合,加载添加能力弱,导致一些结构更复杂的零件建模和有限元网格不是很方便,但是新一代的ANSYS workbench在这个领域有一个很好的解决方案)。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。UG软件是三维实体建模,装配建模,生成直观视觉数字虚拟产品,并进行分析、干涉检查和模拟运动和载荷分析。其功能特点如下:在造型设计部分,实现直观的描述的设计理念,设计灵活,使概念设计;三维实体建模软件UG,有自己的CAE功能加载,加载和边界条件、网格强大和方便。但求解精度远低于专业有限元分析软件ANSYS。UG有限元解析函数的处理和export2.1 UGUG软件除了强大的三维实体建模和装配建模,但也有强大的运动分析、干涉检查和模拟运动和载荷分析功能,对结构分析。在UG软件UG有限元分析模块结构,在UG -结构,由UG三维实体模型可以很容易地创建各种有限元模型,如:4和10节点四面体,8和20节点六面体,三维实体单元节点3和6和8日4节点四边形三角形二维图形单元,梁、杆和弹簧一维单元,无论多么复杂的结构可以很容易地在UG有限元划分。但在ANSYS软件,如果结构复杂,有限元直接分类是困难的,有时甚至是不可能的,和在UG -结构很能力。此外,负载加载过程中,UG -结构有一个独特的方式,如轴承负荷可以直接通过负载选择负载,没有直接加载的加载在有限元分析软件,对更复杂的转换添加加载到相应的位置。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。运行ANSYS 14.0.，单击【File】【Import】【NX.】选取文件，单击确定。导入后，模型是线条，需要先实体化。单击【PlotCtrls】【Style】【Solid Model Facets】饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。弹出Solid Model Facets对话框，选择normal faceting ,单击OK.将模拟实体化，如图6-1.烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。 图6-1 6.2 离心通风机叶轮的有限元分析 ANSYS采用的是国际单位制，而是采用mm（毫米）、N（牛顿）、（s）秒的单位制，质量的单位为Ton（吨），应力的单位为M Pa。UG采用的单位制为 mm(毫米)、N(牛顿)、质量的单位为Kg(千克)、应力的单位M Pa(兆帕)。因此在UG模型导入到ANSYS中时应提前将单位换算过来。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。 6.2.1 设立工作目录、文件名、标题和分析模块 首先在硬盘上建立一个工作目录，例如D：Shell，然后启动ANSYS程序软件，把ANSYS 程序软件的工作目录改为在硬盘上已建立的工作目录，然后设立一个工作文件名，或者进入ANSYS程序软件之后，通过实用菜单中的FileChange dictionary,filechange job name ,filechange title 进行操作来设立工作目录、文件名与标题。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。 板壳问题的结构分析只需要选择结构分析模块，菜单路径为：main menupreferences.，将弹出preferences for GUI filtering 对话框，在对话框中选取structural，然后单击【OK】按钮。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。 6.2.2选择单元类型 运行main menupreprocessor element type add/edit/delete,弹出element type 对话框，然后单击【add】按钮，弹出library of element types 对话框，选择structuralsolid solid185的单元，最后单击【OK】按钮。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。 6.2.3 设置材料属性 设置弹性模量和泊松比：运行main menupreprocessor material propsmaterial models弹出define material model behavior对话框，然后双击structurallinear elastic isotropic ，弹出linear isotropic properties for material number 1对话框，在EX 文本框中输入2e5，在PRXY文本框中输入0.3，最后单击【OK】按钮。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。 设置材料密度：双击density，弹出density for material number 1对话框，在DENS 文本框中输入7.85E-9，最后单击【OK】按钮。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。 6.2.4划分网格运行main menupreprocessor meshingmesh tool,弹出网格划分对话框，用自由网格，选择项目如下：element attributes：global；勾选smart size；mesh：volumes；shape：let、free。单击【mesh】按钮，拾取整个模型。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。 图6-2 6.2.5 施加约束运行main menusolutiondefine loadsapplystructuraldisplacementon areas，弹出对话框，数去叶轮孔内侧表面，单击【OK】按钮，弹出约束对话框，选择ALL DOF，约束所有方向的自由度，最后单击【OK】按钮。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。 6.2.6 施加荷载 对叶轮整体施加一个在Z轴方向的旋转速度。 运行main menusolutiondefine loadsapplystructuralinertialangular velocglobal 弹出apply angular velocity 对话框。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。OMEGX- global Cartesian X-comp 取 0；OMEG Y-global Cartesian Y-comp 取 151.8；OMEG Z -global Cartesian Z-comp 取 0。单击【OK】。 6.2.7 求解 运行main menusolutionsolvecurrent L,计算分析当前的负荷步骤命令，弹出求解对话框，单击【OK】按钮，开始计算。计算分析完毕后弹出计算完毕对话框，在信息窗口中提示计算完成，单击【close】按钮将其关闭，计算完毕。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。6.3 后处理6.3.1总位移云图运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击DOF solutiondisplacement vector sum,单击【OK】按钮，则可以出现如下图所示的离心通风机叶轮的位移云图。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。 图6-36.3.2梅森应力图运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击stressvon Mises stress,单击OK按钮，则出现如下图所示离心通风机叶轮的应力云图。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。 图6-46.3.3应力强度运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击stress stress intensity,单击【OK】，显示下图幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。 图6-56.3.4环向位移这里先转换结果坐标到柱坐标系Utility menulistresults options,在【REYS】一栏中选择global cylindric誦终决懷区馱倆侧澩赜。运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击DOF solutionY-component of displacement ,单击【OK】，显示下图医涤侣綃噲睞齒办銩凛。 图6-66.3.5环向应力运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击stress Y-component of stress，单击【OK】,显示下图6-7舻当为遙头韪鳍哕晕糞。 图6-76.3.6径向变形图运行main menugeneral postprocplot resultscontour plotnodal solution,弹出位移云图显示对话框，单击DOF solutionX-component