案例8 机械转子静力学分析

1.案例介绍

工业设备中有大量的旋转机械，如风机，压缩机，离心机，汽轮机等设备，由于比较高的旋转速度，其旋转产生的离心力对结构的作用就无法忽略。 在对机械转子来进行有限元分析时，因旋转而产生的惯性载荷离心力对其本体的静，动态特性有着非常大的影响。 本案例以机械转子的一部分为例，研究离心力对转子静力学特性的影响。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何设置转子模型与材料相关选项
  • 学习如何合理设置转子模型的边界条件
  • 学习如何设置求解器
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

本案例使用的网格模型为rotor_MED

步骤一：导入网格

进入静力学分析模块，点击“静力学分析”下的“网格”，导入输入文件的网格，本案例网格名为rotor_MED.med。如下图所示：

步骤二：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在静力学模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤三：全局模型

本案例不考虑重力加速度，大小为设为0m/$s^2$，方向任意即可。具体设置如下图所示：

步骤四：材料设置

点击材料后的“+”，定义材料属性为“钢”，施加位置为体ALL。如下图所示：

步骤五：边界条件与荷载

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“离心力荷载”。具体设置如下图所示：

再次点击“+”，添加“固定支撑”，具体设置如下图所示：

步骤六：求解器设置

在偏微分方程求解的几种数值方法中，有限元方法最为通用，在工程领域应用也最为广泛。

以本案例为例，采用MUMPS计算方式.默认设置求解器设置如下图所示：

步骤七：时间步设置

采用单分析步，使用默认设置，如下图所示：

步骤八：结果设置&计算

可在结果设置中选择所需的场，如下图所示：

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤九：结果展示

查看计算结果——点击“结果云图”。在“物理场”下拉菜单中可以设置不同结果的名称。具体结果如下图所示：