叶轮有限元分析..docVIP

有限元法分析与建模 课程设计报告 报告题目 ：基于ANSYS Workbench的叶轮结构强度和振动模态分析 学 院 ：机械电子工程学院 指导教师 ： 学生及学号： 摘 要 涡轮增压器是一种高速回转的叶片机械，一旦出现故障，特别是运动部分发生故障，将导致整个增压器在极短时间内损坏。随着涡轮增压器压比及转速的不断提高，增压器转子叶轮部分的结构可靠性分析变得愈为重要。对某型号增压器叶轮系统使用Catia建立简化的模型，并使用ANSYS Workbench有限元分析软件对叶轮系统进行静强度分析，得到应力与转速的曲线。以及对叶轮预应力振动模态分析，得到叶轮的自振频率和振型。为涡轮增压器叶轮系统的优化设计和动力学分析提供依据。ABSTRACT The turbocharger is a high-speed rotating blade mechanic, once a failure, especially moving parts failure will cause the entire turbocharger damage in a very short time. With the continuous improvement of the turbocharger pressure ratio and rotational speed, turbocharger impeller rotor structure reliability analysis become more important. The use of a certain type of turbocharger impeller system by Catia establish a simplified model, and the use of finite element analysis software ANSYS Workbench analysis the impeller system static strength , get a correlative curve with maximum stress and speed. And the impeller prestressed Modal analysis, get the impeller natural frequencies and mode shapes. Provide the basis for optimizing the design and dynamics analysis turbocharger impeller system. Keywords:Turbocharger, Impeller, FEM, Static strength analysis,Modal analysis 目录 第1章 引言 1 1.1 有限元法及其优越性 1 1.2 ANSYS Workbench及其优点 1 1.3 问题的工程背景 1 第2章 叶轮强度计算 2 2.1 静强度分析 2 2.2 静强度分析步骤 2 2.3 材料特性定义 4 2.4 网格划分 5 2.5 载荷和约束施加 8 2.6 计算结果及分析 9 2.6.1 叶轮应力分析 9 2.6.2 叶轮应变与变形 14 第3章 叶轮振动模态计算 16 3.1 叶轮的振动与模态 16 3.2 带预应力模态分析步骤 16 3.3 计算结果与分析 18 第4章 总结 20 参考文献 21  第1章 引言1.1 有限元法及其优越性 1.2 ANSYS Workbench及其优点 ANSYS Workbench整合ANSYS各项顶尖产品，简单快速地进行各项分析及前后处理操作。ANSYS Workbench提供与双向即时互动的强大连结能力及方便迅捷的设计流程，可以协助设计开发者轻易发挥CAE对设计流程最大的贡献。ANSYS Workbench与CAD系统的实体及曲面模型具有双向连结，其导入CAD几何模型之高度成功率，可大幅降低除错时间且缩短设计与分析ANSYS Workbench具有强大的装配体自动分析功能，自动化网格划分功能，协同的多物理场分析环境及行业化定制功能，快捷的优化工具DesignXplorer等[2]。 1.3 问题的工程背景 涡轮增压器是一种高速回转的叶片机械，一旦出现故障，特别是运动部分发生故障，将导致整个增压器在极短时间内损坏。随着涡轮增压器压比及转速的不断提高，增压器转子叶轮部分的结构可靠性分析变得愈为重要。车用涡轮增压器的工作转速一般为10000r/min，最高达近26000r/min。叶