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通过动力学分析计算泵部件的应力应变

1、刚柔混合动力学分析

在Adams中物体一般是以刚体来定义的,并未考虑非线性因数的影响,但Adams中的Adams/Flex模块则可实现刚体与柔性体的混合动力学系统分析。通过刚柔混合动力学分析可以研究水泵关键运动部件在额定工作条件下的应力应变情况。这里先在ANSYS中建立ca88手机版关键零部件(轴、柱塞)的有限元模型,然后将关键零部件的有限元模型导入Adams中进行刚柔混合动力学仿真。与以前的仿真分析不同的是,在刚柔混合动力学模型中引入液固耦合模型的仿真分析结果,即将柱塞所受到的液压作用力添加到此模型中。

图1:刚柔混合动力学分析流程

刚柔混合动力学分析流程

用模态来表示物体的弹性,它基于物体的弹性变形时相对连接物体坐标系的弹性小变形,同时物体坐标系又在经历大的非线性整体移动和转动这个假设建立的。

2、柔性体的运动学分析

柔性体系统中的坐标系包括动坐标系和惯性坐标系,动坐标系可以相对惯性坐标系进行有限的移动和转动。鉴于柔体上各点之间存在相对运动,动坐标系采用随着柔性体形变而变化的坐标系,即“浮动坐标系。


3、柱塞及系轴柔性化处理

有3种建立柔性体的方法:

(1)利用柔性梁连接,将一个构件离散成许多段刚性构件,离散后的刚性构件之间采用柔性梁连接,只适用于筒单的构件,其实质还是刚性构件柔性连接,不算是真正的柔性体,

(2)利用其他有限元分析软件(如ANSYS、Nastran、I-Deas、Abaqus)将构件离散成细小的网格,进行模态计算,将计算的模态保存为模态中性文件MNF(ModalNeutralFile),直接读取到Adams中建立柔性体;

(3)利用Adams/AutoFlex模块,直接在Adams/View中建立柔性体的.mnf文件,然后用柔性体替换原来的刚性体。

ca88手机版厂考虑到模型的复杂性及精确性,这里采用ANSYS与Adams进行联合仿真。

通过Adams与ANSYS之间的软件接口,可研究柔性体对水泵的动力学的影响,得到关键运动部件基于精确动力学仿真的应力应变分析结果,分析关键运动部件的结构强度。

Adams/Hex模块使Adams可以在模型中根据模态频率数据创建柔性体部件。ANSYS则很容易创建部件的柔性体,在ANSYS中生成部件的柔性体有限元模型之后,利用ANSYS中的Adams,mac宏命令生成模态中性文件(即.mnf文件),模态中性文件*.mnf中包含了柔性体的质量,质心,转动惯量,频率,振型以及对水泵载荷的参与因子等信息。

在分析完成后,调用Adams/Durability模块,在Adams的后处理界面中可以查看柔性体的应力应变分析结果。

同时也可以在Adams中输出ANSYS所需要的载荷文件*.lod文件,此文件包含了对应于运动过程中不同时刻点柔性体的运动状态和所承受的载荷等信息,在ANSYS的构件有限元模型中直接调用.lod文件生成有限元分析中力的边界条件,进行应力、应变分析,这与在Adams中读取柔性体的中性文件进行仿真的结果一致。

将需柔性化的泵轴及柱塞导入ANSYS:将在Solidworks中建立的模型中的泵轴及柱塞以Parasolid的格式导出,ANSYS读取泵轴及柱塞的三维模型,用于生成模态中性文件。

划分网格、定义外部节点及刚性区:在ANSYS中对导入的ca88会员登录的泵轴及柱塞进行网格划分,创建用于与刚性体连接的外部节点,并且在外部节点的周围定义刚性区域,刚性体元件与柔性体元件的约束以及力通过刚性区域发生作用。由于本文所研究的泵的泵轴为分段式结构,因此这里只选取其中的传递扭矩较大的一段细长轴进行分析。对于泵轴来说,这里只需要建立2个外部节点和刚性区域,分别用于与缸体的约束、与前段泵轴的约束;而对于柱塞来说,需要建立两个外部节点和刚性区域,分别用于与滑靴的约束、底部液压力的输入。

图2:泵轴有限元模型

泵轴有限元模型

选定柱塞或泵轴的外部节点后,运行ANSYS的Adams,mac宏命令,会出现ExporttoADAMS的对话框,选定单位、需生成的模态数量,结果包括应力与应变,及生成文件的路径、名称后,便生成模态中性文件,在模态中性文件中包含了柱塞(泵轴)柔性体的质量、质心、转动惯量、频率和振型等信息。


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点击次数:  更新时间:2018-03-10 11:27:12  【打印此页】  【关闭