【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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第1张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第2张图片 图2-1 AIFEM窗口

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第3张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第4张图片

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第5张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第6张图片

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第7张图片

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第8张图片 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

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第9张图片 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

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第10张图片 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

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第11张图片 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

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第12张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第13张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第14张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第15张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第16张图片 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。

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第17张图片 图4-1 应力云图

【AIFEM案例操作】水泵强度分析_第18张图片 图4-2 位移云图

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