案例9 飞轮静力仿真

1.案例介绍

飞轮，是安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器，可以用来减少机械运转过程的速度波动。如果速度过高，会引起飞轮的过度变形，进而使飞轮崩裂，造成严重的工程事故，因此必须对飞轮的结构进行深入的分析，研究其在工作状态下变形情况，以便采取防护措施。
本案例研究在离心力和旋转约束下的飞轮受力状态。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何设置飞轮模型与材料相关选项
  • 学习如何合理设置飞轮边界条件
  • 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flywheel_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。本案例的网格名为flywheel_MED.med。如下图所示：

步骤二：打开非线性开关

本案例采用非线性分析。点击“静力学分析”，打开“非线性效应”开关。如下图所示：

步骤三：单元设置

采用默认设置即可，如下图所示：

步骤四：全局模型

设置沿Z轴负向的重力加速度，大小为9.8m/$s^2$。

步骤五：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：

步骤六：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“旋转约束”，如下图所示

步骤七：求解器&时间步设置

本案例求解器采用默认设置，如下图所示：

本案例结束时间设为1s，最大时间步长设为0.2s，其余采用默认设置。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。如下图所示：

步骤九：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，“播放键”可以让云图自动按时间播放。

下图展示了飞轮的等效应力：

下图展示了飞轮在受力作用下的总变形：