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沖壓轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機的核心部件，如何實現(xiàn)對沖壓轉(zhuǎn)子在不同運動狀態(tài)下的強度分析則極為必要。一般來說，靜力學分析能夠保證一個機構(gòu)可以承受一定的穩(wěn)定載荷，但當機構(gòu)受到運動載荷時，就需要對其進行動力學分析。
常見的分析軟件主要是機械系統(tǒng)動力學分析軟件ADAMS和有限元分析軟件ANSYS。然而這兩種軟件也各有其局限性：前者分析對象以剛性體模型為主，后者以柔性體模型為主。實際上，把機構(gòu)當作剛性系統(tǒng)來處理，分析時不考慮其變形情況，這在大多數(shù)情況下可以滿足要求，而在一些需要考慮構(gòu)件變形的特殊情況下，完全把模型當作剛性系統(tǒng)來處理時就不能達到精度要求了，必須把模型的部分構(gòu)件當成可以產(chǎn)生變形的柔性體來處理。
對于旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機的核心部件—沖壓轉(zhuǎn)子而言，應該考慮其變形情況，因為這直接影響到氣體的流速、流向、壓力等問題，從而影響了旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及效率。因此，為得到?jīng)_壓轉(zhuǎn)子的考慮變形情況在內(nèi)的動態(tài)載荷，避免在有限元分析中考慮邊界條件的麻煩，也為使得計算結(jié)果具有實時性，更具有參考價值，本研究將ANSYS與ADAMS兩個軟件結(jié)合使用，充分利用兩者的優(yōu)點及兩種軟件間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憷瓿蓻_壓轉(zhuǎn)子的有限元分析。為了判斷得到影響沖壓轉(zhuǎn)子強度的主要因素，本研究首先分析了沖壓轉(zhuǎn)子在僅受機械載荷時的應力分布情況，在此基礎上完成了其機械-氣動-熱力耦合分析。
在盡可能保留原有結(jié)構(gòu)形式的基礎上，對沖壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進行必要的簡化，并選取鋁合金作為沖壓轉(zhuǎn)子的材料，其彈性模量2.1Xe5，泊松比0.33，密度7850kg/m3，建立沖壓轉(zhuǎn)子的有限元模型如圖所示。通過ANSYS對沖壓轉(zhuǎn)子進行模態(tài)分析，得到包含零件材料、節(jié)點、單元和模態(tài)信息的模態(tài)中型文件。同時，本研究采用Solidworks作為建模工具，完成旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機機械系統(tǒng)模型的建立，采用Parasolid格式導入到ADAMS中用以形成旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機機械系統(tǒng)虛擬樣機，如圖所示，再將在ANSYS中生成的模態(tài)中性文件導入到ADAMS中，生成柔性沖壓轉(zhuǎn)子，并替換剛性沖壓轉(zhuǎn)子。通過動力學仿真得到旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機在完成加速-勻速-減速一個工作循環(huán)過程中的動態(tài)載荷，并將其以FEAloads形式導出，為后續(xù)的有限元分析作以準備。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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