【導(dǎo)讀】析。forcecalculation。

　　

【正文】 到非常成功地應(yīng)用和推廣，應(yīng)用于航空航天、軍工、能源動(dòng)力、船舶、車輛、通用機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。用戶群非常大 。 圖 41 該軟件具有以下主要特點(diǎn)： （ 1）完備的 前處理功能 ANSYS 提供強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，可方便的構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，并專門設(shè)有用戶熟悉的一些大型通用有限元軟件的接口，并允許從這些程序中讀取有限元模型數(shù)據(jù)，甚至材料特性和邊界條件，以完成 ANSYS 中的初步建模。 （ 2）強(qiáng)大的求解器 ANSYS 提供了對(duì)各種物理場(chǎng)量的分析，是目前唯一能融結(jié)構(gòu)、熱、流體、新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 21 電磁、聲學(xué)于一體的有限元分析軟件。 （ 3）方便的后處理器 ANSYS 的后處理器分為通用后處理器模塊和時(shí)間歷程后處理模塊。后處理結(jié)果可能包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、速度以及熱流等，輸出形式可以有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。 （ 4）多種使用的二次開(kāi)發(fā)工具 ANSYS 除了具有較為完善的分析功能外，同時(shí)還為用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了多種實(shí)用工具，如宏、參數(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)言、用戶編程特性等。 ANSYS 軟件分析過(guò)程 （ 1）前處理 ①創(chuàng)建或讀入幾何模型。 ②定義材料屬性。 ③劃分網(wǎng)格。 （ 2）求解。 ① 施加載荷，控制載荷選項(xiàng)。 ②設(shè)定約束條件。 ③求解。 （ 3）后處理 ①查看分析結(jié)果。 ②驗(yàn)證分析結(jié)果。 ANSYS 在化工裝備中的應(yīng)用 在機(jī)械行業(yè)分析設(shè)計(jì)中 ，越來(lái)越多 的應(yīng)用 CAD、 CAE 技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和輔助分析。 ANSYS 軟件有效的將有限元數(shù)值分析技術(shù)和 CAD、 CAE 有機(jī)的結(jié)合在一起，使用戶可以直觀的分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，有效地節(jié)省生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用。近十年來(lái)已近有多種版本的 ANSYS 軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)揮著巨大作用。 在壓力容器行業(yè)， ANSYS 占據(jù)了國(guó)內(nèi) 95%以上的市場(chǎng)份額，成為壓力容器分析設(shè)計(jì)的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在 1995 年，全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（原全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)）發(fā)布 JB47321995《 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 》 后， ANSYS 有限元的 應(yīng)用更是上了一個(gè)臺(tái)階。 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，鑒于壓力設(shè)備安全問(wèn)題的重要性，世界各工業(yè)國(guó)都制定了新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 22 相應(yīng)的規(guī)范 ，其設(shè)計(jì)往往偏于保守，使得設(shè)計(jì)的容器顯得又笨又重；另一方面，保守的設(shè)計(jì)會(huì)引起用戶喝制造廠家的成本上升，從而造成一些不必要的浪費(fèi)。隨著化工設(shè)備向著大型化、復(fù)雜化、高參數(shù)化方向發(fā)展，作為壓力容器零部件設(shè)計(jì)的常規(guī)設(shè)計(jì)越來(lái)越多的利用應(yīng)力分析來(lái)完成。有效的利用 ANSYS 等 CAE 工具進(jìn)行有限元輔助分析設(shè)計(jì)，為化工機(jī)械設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證 ANSYS 為推動(dòng) CAE 分析設(shè)計(jì)在機(jī)械和化工領(lǐng)域的普及做出了卓有成效的工作，為提 高我國(guó)壓力容器的分析設(shè)計(jì)水平做出了巨大貢獻(xiàn)。依靠其卓越的表現(xiàn)，ANSYS 軟件成為第一個(gè)通過(guò)中國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)認(rèn)證在國(guó)務(wù)院 17個(gè)部委推廣使用的分析軟件。 建立活塞模型 圖 42 活塞模型 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 23 步驟如下 首先 定義單元類型 圖 43 定義 單元類型 對(duì)話框 其次定義材料屬性 圖 44 定義材料屬性 對(duì)話框 再在 坐標(biāo)系建立構(gòu)成圖樣的四分之一截面的坐標(biāo)點(diǎn) 并構(gòu)成截面 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 24 圖 45模型截面 再對(duì)其以內(nèi)軸旋轉(zhuǎn) 360 度形成 模型 ，執(zhí)行： Main MenuPreprocessorModeing OperateExtrudeAreasAbout axis 選中關(guān)鍵面點(diǎn)擊 OK 再選中心軸的兩個(gè)點(diǎn)彈出對(duì)話框 圖 46 旋轉(zhuǎn)角度 4． 3 網(wǎng)格劃分 執(zhí)行 Main MenuPreprocessorMeshingVolumes 命令完成網(wǎng)格劃分 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 25 圖 47 劃分網(wǎng)格的活塞模型 加載及求解 施加位移約束： 執(zhí)行 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural DisplacementOn Areas 命令，選擇關(guān)鍵 面 ， 選擇 ALL DOF,單擊 OK 退出 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 26 圖 48施加位移約束 對(duì)話框 施加載荷 ： 執(zhí)行 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural PressureOn Areas 命令，在關(guān)鍵面上施加 Y 方向的力 FY=﹣ 圖 49施加應(yīng)力 后模型圖樣 求解 ： 執(zhí)行 Main MenuSolutionSolveCurrent LS 命令 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 27 圖 410 求解對(duì)話框 結(jié)果 分析 執(zhí)行 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape 命令彈出下面窗口 選擇 Def+undeformed 圖 411 選擇形變對(duì)話框 得出力施加后的變形 結(jié)果 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 28 圖 412活塞形變圖 執(zhí)行 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu命令彈出下面窗口 圖 413 選擇應(yīng)力對(duì)話框 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 29 得出下面的受力圖 圖 414應(yīng)力分布圖 圖 415模型形變圖樣 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 30 最后結(jié)論 基于 ANSYS 活塞部件最大靜應(yīng)力的分析： 最大應(yīng)力： ，出現(xiàn)在活塞桿與活塞端面連接的部位 最大變形量： 活塞端面的中心位置。 得出此設(shè)計(jì)中最大受力較大最后需要一定的改進(jìn)，改動(dòng)后的活塞如下： 模型修整 底部有一定倒角（本設(shè)計(jì)設(shè)定值為 r=30）做相同的分析下面為分析后的受力圖和形變圖。 圖 416 改進(jìn)后模型的應(yīng)力分布 修整改進(jìn)后的最大應(yīng)力 由圖中區(qū)域顏色可知為 在活塞桿與活塞端面連接處。 最大形變量為 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 31 圖 417 改進(jìn)后模型的形變圖 （一） 圖 418 進(jìn)后模型的形變圖 （二） 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 32 5 總結(jié)和討論 根據(jù)前面的第一章節(jié)，我 對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)有了基本的了解，包括往復(fù)式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、發(fā)展歷程，對(duì)于本論文要討論的問(wèn)題即往復(fù)活塞式壓縮機(jī)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析和計(jì)算，在第二章節(jié)中作者對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)需要進(jìn)行討論和計(jì)算的參數(shù)根據(jù)相關(guān)的參考文獻(xiàn)進(jìn)行了一定的計(jì)算，他們的計(jì)算包括各級(jí)氣體的壓力、溫度、壓縮比、氣缸內(nèi)外側(cè)的其體力、慣性力的計(jì) 算、綜合摩擦力的計(jì)算以及活塞功率計(jì)算電機(jī)選擇， 在第二 章節(jié)中都有著詳細(xì)的介紹。 本論文還對(duì)活塞部件的介紹，活塞尺寸設(shè)計(jì)以及對(duì)活塞的 ANSYS 模擬分析。第三章對(duì)活塞尺寸的基本設(shè)定，第四章對(duì)活塞部件的 ANSYS 的模擬分析，有詳細(xì)的分析過(guò)程，并最后得出相應(yīng)的受力圖及形變圖，最后對(duì)活塞底部進(jìn)行改進(jìn)后得出的受力分布圖及形變圖。 但在計(jì)算 與分析過(guò)程中，也存在著相關(guān)的問(wèn)題。（ 1）參數(shù)問(wèn)題，我個(gè)人認(rèn)為參數(shù)占了很大一部分因素，因?yàn)榻?jīng)過(guò)熱力學(xué)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，這里面數(shù)據(jù)是一環(huán)扣一環(huán)的，如果有一個(gè)地方出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致以下造成 很大的誤差，所以在保證計(jì)算誤差最小的情況下，盡量選取初始數(shù)據(jù)進(jìn)行全面計(jì)算。（ 2）誤差分析，在一些參照?qǐng)D樣選取參數(shù)時(shí)存在一定的人為誤差造成最后的計(jì)算結(jié)果有一定偏差。(3)ANSYS 模擬分析中對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)采用自由式網(wǎng)格劃分沒(méi)有進(jìn)行對(duì)特定部位進(jìn)行網(wǎng)格尺寸及密集度的調(diào)整，鑒于能力有限不予討論。最后活塞底部軸側(cè)底角加以倒角受力分布由圖可知比初始設(shè)計(jì)圖樣的受力分布較好，因此活塞軸側(cè)底面加倒角使活塞受力更好，這樣則可以從別的受力較小的區(qū)域去減輕活塞質(zhì)量。 總之，在完成這個(gè)論文過(guò)程中，我從中學(xué)到了很多的東西，對(duì)往復(fù) 式壓縮機(jī)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)內(nèi)容有了更深一步的了解。也初步了解及用運(yùn) ANSYS 軟件來(lái)分析一些 零件的有限元分析。 新疆大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 33 參考文獻(xiàn) [1]高慎琴、潘永密 .《化工機(jī)器》 . 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