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[有限元分析] 旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?

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hisupermou 发表于 2019-3-13 11:01:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
hisupermou
2019-3-13 11:01:39 108 0 看全部
  叶片设计对于旋转机械的运行起着重要的作用。如在涡轮整机运行期中,随着涡轮机转速的增加,离心力也会增加,有时运转环境是高温,在这种高压高温的工况下,涡轮机叶片的设计就格外重要。
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  对于旋转设备,除了必要的动静平衡要求,有限元仿真方法还可以对叶片的振动和强度进行分析,还可以通过模态分析来了解叶片的振动与动态运行特性。

  通用有限元软件WELSIM就提供了模态分析功能。只需要简单的设置,用户可以方便、快速、准确的得到结构件的固有频率和振型。下面我们以涡轮机叶片为例,看看如何对其进行模态分析。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?40

  打开WELSIM软件后。首先设置材料属性。添加一个材料节点,并命名为myMat,设定杨氏模量为9.7e7 kg/(mm s2),泊松比0.3,质量密度4.72e-6 kg/mm3。这是一个钛合金的材料。
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  设置分析类型,在FEM项目节点属性中,设置分析类型为模态(Modal)。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?26

  通过导入STEP文件来建立一个转子的模型。并赋予myMat材料属性。如图所示:
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?48

  在网格设置中,选用高阶(Quadratic)单元和高密度(Very Fine)网格。共生成了483,163个节点,281,050个Tet10单元。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?15

  对于没有约束的三维结构,前6阶的固有频率为零。为了解实际工况下叶片的固有频率和振型,在叶片与转子连接处添加约束。如图所示,
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?3 旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?74

  点击求解按钮。系统默认是计算前6阶模态,所以我们添加6个变型结果节点,来分别查看振型。

  一阶振型,固有频率为2286.3Hz。
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  二阶振型,固有频率为3201Hz。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?16

  三阶振型,固有频率为5206.1Hz。
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  四阶振型,固有频率为5744Hz。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?47

  五阶振型,固有频率为6784.4Hz。
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  六阶振型,固有频率为8213.2Hz。
   旋转机械叶片WELSIM的模态有限元分析如何?40

  值得注意是,这里的变形结果数值并不是真实变形,只是一个相对参考值。右侧的表格和底部的曲线窗口也给出了具体的固有频率值。

  本例保存在安装目录的examples/v18/modal/modal_turbine_blade.wsdb中。关于WELSIM的模态分析有任何建议或意见,就请给我们留言吧。

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