【AIFEM案例操作】水泵强度分析
AIFEM是由天洑自主研发的一款通用的智能结构仿真软件，助力用户解决固体结构相关的静力学、动力学、振动、热力学等实际工程问题，软件提供高效的前后处理工具和高精度的有限元求解器，帮助用户快速、深入地评估结构的力学性能，加速产品的设计迭代。
一、概 要
1）案例描述
水泵在水压试验工况下，其泵体与泵盖受到4.5MPa压力，通过静力分析验证其在该载荷下的强度。具体结果可见后处理云图。
2）几何
某型泵模型如图1-1(a)所示，由泵体和泵盖两部分组成，两者通过法兰连接。其剖面如1-1（b）所示。
图1-1 几何模型
3）材料
杨氏模量：205000MPa，泊松比：0.28
4）载荷
内表面C压力：4.5MPa
5）约束
泵体和泵盖法兰连接处绑定
6）边界条件
面A法兰处 ：Ux=Uy=Uz=0mm；面B法兰处：Ux=Uy=Uz=0mm
二、建 模
1）新建方案
① 启动AIFEM 2023R2；
② 点击创建方案，在新建方案弹窗中，填写文件名《水泵》，点击保存。
图2-1 AIFEM窗口
图2-2 新建方案
2）几何
① 点击几何>导入，弹出导入几何文件弹窗；
② 在导入几何文件弹窗中，选择几何文件Pump.step；
③ 选择默认的‘导入为新模型’，将其导入为‘模型-1’，点击导入；
④ 展开左侧方案树零件与装配体，将鼠标悬停于零件或组件上，点击鼠标右键，在出现的菜单中选择删除，将09solid_rotor与09solid_rotor-1删除。此零件为叶轮，不参与本次分析。
图2-3 几何导入
3）网格
① 点击有限元模型>四面体网格，弹出四面体网格弹窗；
② 选择两个零件；
③ 将全局网格尺寸修改为10mm，点击确定。
图2-4 泵盖网格划分
4）材料
① 点击有限元模型>材料库。在材料库弹窗中，a.选择系统材料库中steel材料；b.点击’>’将其添加至模型材料库中；点击确定。
② 点击有限元模型>固体属性，在固体属性弹窗中，a.选择整个模型为对象，点击右上角确定；b.选择对应的几何赋予steel材料属性；点击确定。
图2-5 材料赋予
三、分 析
1）分析步
点击有限元分析>新增分析，创建一个‘结构分析’ ，选择子分析步为静力，点击确定。
图3-1 分析步创建
2）边界条件
① 点击有限元分析>对称/固定，可弹出对称/固定弹窗；
② 在第1个对称/固定弹窗中，a.选择泵体面A；b.选择简支，勾选继续新增。点击确定；
③ 在第2个对称/固定弹窗中，a.选择泵盖面B；b.选择简支，取消勾选继续新增。点击确定。
图3-2 边界条件设置
3）约束
① 点击有限元分析>绑定，弹出绑定弹窗；
② 将鼠标悬停到视口泵体上，右键隐藏；
③ 在绑定约束弹窗中，主面选择泵盖面E，点击主面右侧的确定。
图3-3 约束主面设置
① 将鼠标悬停到视口中，点击右键，选择反向显示/隐藏；
② 在绑定约束弹窗中，主面选择泵体面D，点击主面右侧的确定；
③ 将鼠标悬停到视口中，点击右键，选择显示全部。
图3-4 约束副面设置
4）载荷
① 点击视口右下角剖切模式，弹出剖切设定弹窗；
② 在剖切设定弹窗中，选择Y-Z平面进行剖切。
图3-5 剖切设置
① 点击有限元分析>压力，弹出压力弹窗；
② 在压力弹窗中，选择对象为泵的所有内表面；若一次选不全，可调整剖切方式进行选择；
③ 输入压力值为4.5MPa，点击确定。
图3-6 载荷设置
5）求解
① 点击有限元分析>求解，出现求解弹窗；
② 在求解弹窗中，定义输出名称及求解模型，点击确定进行求解。
图3-7 求解
四、后处理
1）云图查看
① 求解完成后，软件自动导入结果；
② a.在视口区左侧选择S及其下Mises；b.视口区下侧选择相应帧，c.输入相应变形系数，进行应力云图查看；
③ a.在视口区左侧选择U及其下Magnitude；b.视口区下侧选择相应帧，c.输入相应变形系数，进行位移云图查看。
由此已完成了水泵的静力分析，得到了应力为位移云图。观察应力云图得到Mises最值为172MPa。
图4-1 应力云图
图4-2 位移云图