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2015 届毕业设计论文题目9-19型某离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析专业班级学号学生指导教师黄忠文指导教师职称副教授学院名称机电工程学院完成日期：2015年6月11日9-19某型离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析ANSYS modeling and stress analysis of 9-19centrifuge fanimpeller学生指导教师黄忠文摘要风机在各个行业的应用十分广泛，几乎涉及到国家开展生产的所有领域，而叶轮那么是风机的关键部件。
整个风机的运作过程那么是通过叶轮的机械转动，形成气压差，引起气流的定向流动，从而到达通风的效果。
由于风机应用广泛工作环境千变万化，对风机主要是叶轮的要求就进一步增强了。
一个合格的叶轮必须具有良好的综合性能，本文那么尝试对9-19型某离心通风机叶轮的ANSYS建模与应力分析。
为了便于对离心通风机叶轮进展构造静力分析，进而对1-19型某离心通风机构造进展了合理的研讨，适当优化，本文建立了一个简单，合理，有效的叶轮有限元分析模型，对于离心机叶轮而言，真是构造相当复杂，本文中对各部件做了合理的简化，确定了叶轮的构造尺寸及各局部的材料常数，并应用于整体模型的建立中。
建立有限元模形式时，有限单元的选择非常重要，合式的单元不仅使建模，计算方便，而且能够更加真实的模拟构造的受力，变形情况，本文侧重对叶轮的建模与有限元分析，对模型进展了合理的简化，如螺栓省略了，模型一体化以及不计重力对叶轮的影响。
关键词：离心通风机叶轮ANSYS有限元AbstractFans are widely used in various industries, almost involves all areas of the national development and production, and the impeller is the key ponents of the fan.The whole operation process of the fan is through the rotation of the mechanical impeller, formation pressure difference, cause the directional flow of air flow, so as to achieve the effect of ventilation.Widely used because of the fan working environment, requirements for fan is mainly the impeller is further enhanced.A qualified impeller must have good prehensive performance, this paper try to 9-19 ANSYS modeling and stress analysis of a centrifugal fan impeller.In order to carry out structural static analysis of centrifugal fan impeller, and a centrifugal fan in type 1-19 structure has carried on the rational discussion, appropriate optimization, this paper set up a simple, reasonable and effective finite element analysis model of impeller for the centrifugal impeller, it's structure is quite plicated, this article made a reasonable simplification, the ponents to determine the structure of the impeller size and material constant of each part, and applied to setting up the model of the whole. Establishing finite element model form, the choice of the finite element is very important, shaped unit not only make the modeling and calculation is convenient, but also more realistic simulation of the structure of the stress, deformation, this paper focuses on the modeling and finite element analysis of the impeller, to the reasonable simplified model, such as bolt is omitted, model integration, and regardless of the gravity effect on the impeller.Key words ：Centrifugal fan Impeller ANSYS Filet element目录摘要1Abstract2目录4第一章绪论71.1课题背景71.1.1行业现状71.1.2课题研究的意义8第二章关于风机92.1 风机的应用92.2风机的构造与分类102.3 离心机的工作过程11第三章9-19型离心通风机的三维图与平面图123.1 9-19型离心通风机平面图123.2 1-19型离心通风机叶轮三维图13第四章9-19型某离心通风机叶轮的建模154.1 绘制上圆盘154.1.1 创立草图154.1.2 绘制草图154.1.3 旋转成体164.2绘制下圆盘174.2.1 创立草图174.2.2绘制草图174.2.3旋转成体174.3绘制叶片184.3.1 创立草图184.3.2 绘制草图184.3.3 拉伸成体194.3.4 布尔运算204.4 打孔与螺栓214.4.1 创立草图214.4.2 绘制草图214.4.3 打孔214.5 求和22第五章叶轮的ANSYS有限元分析235.1 有限元的根本思想235.1.1 有限元构造分析的分析流程245.1.2 有限元法的优缺点26第六章离心通风机叶轮的ANSYS分析276.1 UG叶轮模型导入到ANSYS276.2 离心通风机叶轮的有限元分析286.2.1 设立工作目录、文件名、标题和分析模块296.2.2选择单元类型296.2.3 设置材料属性306.2.4划分网格306.2.5 施加约束316.2.6 施加荷载316.2.7 求解316.3 后处理316.3.1总位移云图316.3.2梅森应力图326.3.3应力强度326.3.4环向位移336.3.5环向应力336.3.6径向变形图346.3.7径向应力分布图35 第七章结论36参考文献37致38第一章绪论1.1课题背景进入21世纪，现已成为世界第二大经济体的中国经济开展令世界倾慕。
基于Ansys 的风机叶片动力学分析（郑州大学化工学院，郑州市科学大道100号 450001）摘要：本文对R40轴流风机的动叶片进行了有限元建模，并运用ANSYS12.0软件对其进行了动力学分析，得到了叶片在静止和工作转速下的前10阶固有频率。
结果表明：R40轴流风机在额定转速下工作，运行稳定，不会发生共振；叶片的固有频率随转速的增加而变大； 关键词：风机叶片；有限元；动力学；模态分析Dynamic Characteristics Analysis Of Blade Of Fan Based On AnsysZhou Jun-jie Liu Bo Liu Liang（School of Chemical Engineering Zhengzhou University, Kexue Road NO.100 , Zhengzhou 450001） Abstract: In this paper, the finite element model of blade of R40 axial-flow fan has been built, using this model, the dynamic characteristics of blade has been analyzed with Ansys software. We can get the first 10 natural frequencies of blade under rated and resonant operating conditions. The results show that R40 axial-flow fan runs stablely under resonant operating conditions, resonance does not occur; The larger rotation speed can increase the natural frequencies of blade.Key words: Blade; Finite Element; Dynamic; modal analysis1 前言叶片作为叶轮机械重要的部件，其结构设计的合理与否直接影响到整机的性能，而叶片性能的优劣主要体现在静、动态特性上面[1]。
第N章风机叶轮模态分析案例下面介绍某核电厂用空调风机叶轮模型使用ANSYS WOKBENCH 14.0 机械设模块模态分析功能进行分析，演示其基本操作过程。
1.5.1案例介绍模态分析的经典定义是：将线性定常系统振动微分方程组的物理坐标变换为模态坐标，使方程解耦成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变化矩阵为模态矩阵其每列为模态阵型。
模态分析的最终目标在于改变机械结构系统由经验、类比和静态设计方法为动态、优化设计方法；在于借助于实验与理论分析相结合的方法对已有结构系统进行识别、分析和评价，从中找出结构系统在动态性能上所存在的问题，确保工程结构能安全可靠及有效的工作；在于根据现场测试的数据来诊断和预报振动故障和进行噪声控制。
通过这些方法为老产品的改进和新产品的设计提供可靠的依据。
系统各个阶模态对相应的贡献量或者权系数是不相同的，它与激励的频率结构有关。
一般低阶模态比高阶模态有较大的权系数。
对于实际结构而言，我们感兴趣的往往是它的前几阶或者十几阶模态，更高阶的模态常常被抛弃。
这样尽管会造成一定的误差，单频相应函数的矩阵阶数将大大减少，使计算量大为减少。
实践证明这是完全可取的，这也是模态分析的一大优点，这种处理方式成为模态截断。
可以使用质量点：质点在模态分析中是只有质量（无硬度）的存在，其会降低结构自由振动的频率。
材料属性：杨氏模量，泊松比，和密度是必需的。
由于在结构上没有激励作用，因此振型只是与自由振动相关的相对值。
此次我们使用某核电厂用空调风机的叶轮部件进行模态分析查看其前5阶阵型为结构改进与动力学分析做准备。
1.5.2导入模型(1) 我们使用实际生产图的模型进行分析。
在模型简化上仅仅删除了轮毂与轮盘连接用的铆钉，其他部分未经简化，其与实际模型完全相同。
首先打开SW，并打开模型文件。
如图-1以及图-2所示。
图-1 打开SW 图-2打开模型文件。
（2）打开ANSYS WORKBENCH 程序接口导入模型文件。
浅谈用ANSYS进行离心通风机叶轮强度分析作者：胡丽刚王志军来源：《工业设计》2017年第01期摘要：在通风机中，ANSYS基于长期的有限元理论与实践工程经验上发展起来的。
对于风机我们使用ANSYS软件进行结构强度分析能够更贴近实际工况值，本文结合4-2X75No6E 型离心通风机叶轮的强度分析过程进行了论述。
关键词：离心通风机叶轮； ANSYS；强度分析1 概述离心通风机是较为常见的通风机械，有一些场合用的通风机的安全性要求很高，比如矿井通风机、核电站的核级风机，这些场合的风机除了要满足气动性能外，对运行安全性有着更高的要求，尤其是核电站中使用的核级风机，在以往的设计和使用情况来看，核级风机的叶轮在设计时的安全系数通常在不加载地震激励的情况下至少应取n≥4，这样在做抗震试验时才能满足要求，不出现影响安全的情况发生。
因此这就需要我们在设计阶段对一些关键部件进行强度计算，对于离心风机来说，叶轮为旋转部件，也是核心部件，运行中叶轮的安全性最为重要。
叶轮的计算我们以前只能用传统的力学计算来验证。
随着计算机技术的发展以及有限元软件的大量应用，其计算更能接近真实工况，计算也更为可靠和快速。
因此本文采用有限元分析的方法，验证其在额定全压及离心力作用下，对离心风机叶轮中的部件叶片、轮盘、轮盖的应力和应变进行计算分析，看所做的设计方案是否能够满足相应的强度要求。
2 风机设计参数3 分析工具大型通用有限元计算软件 ANSYS 14.5。
4 有限元模型本文采用基于有限元方法的大型通用数值模拟软件进行模拟分析。
由于有限元方法存在离散误差，为了将该部分的误差影响尽量避免，在分析前首先对原始模型采用不同尺寸的网格进行多次的模态分析，通过查看基频随着网格尺寸逐渐细化的变化规律，在尽量缩减计算规模的前提下，得到合适的网格尺寸。
即结果的网格无关性检查。
然后基于此网格尺寸对模型进行完整的模拟分析。
建立叶轮模型过程中，对模型中容易出现应力集中的叶片与轮盖、叶片与轮盘交界处做圆角处理，避免出现冗余的计算结果，使计算结果更具有准确性。
摘要介绍近年来将有限元软件ＡＮＳＹＳ应用于风力机叶片设计和分析的发展概况．并详细阐述使用ＡＮＳＹＳ实现叶片从实体建模、材料参数定义、网格划分到性能计算的设定方法．为更好的进行风力机叶片结构设计、强度分析奠定基础。
关键词风力机叶片ＡＮＳＹＳ软件分析中图分类号：ＴＫ８３１．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—９０６４（２００９）０２－０１０２－０３随着大型有限元通用程序的推广和普及以及计算机硬件技术的飞速发展，有些高校、企业和科研单位开始将有限元分析技术用于风力机叶片分析设计研究之中，但还不是很普及。
ＡＮＳＹＳ软件是市场占有率最高的有限元软件之一。
它是集结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件｛”。
风力机在风能利用中占有最主要的地位．而叶片则是风力机中核心的部件。
大型水平轴风力发电机组终年运行在复杂的自然环境中，所受载荷情况非常复杂．主要包括空气动力载荷、重力载荷和惯性载荷。
在风力发电机组的研究设计中，为了对其零部件进行强度分析、结构力学分析以及寿命计算，确保风力机在其设计寿命内能够正常运行。
必须对风力机及其零部件进行静、动态分析。
为风力机叶片结构改进和优化设计提供可靠的依据。
本文就近年来研究人员利用有限元法对叶片进行分析设计进行了总结，介绍了ＡＮＳＹＳ在叶片分析设计中的几种强大功能，应用这些功能可帮助研究人员进一步缩短研发时间，提高工作效率，降低研发成本。
ｌ叶片的实体建模一般构造叶片实体模型的方法有２种：①在ＡＮＳＹＳ有限元程序中直接创建实体模型。
可以采用自底向上自顶向下或者混合的建模方法；（函引入实体模型是将ＣＡＤ／ＣＡＭ软件中Ｐｒｏ，Ｅ、ＵＧ等创建好的实体模型通过数据接口转换过滤器引入到有限元分析程序中去进行分析的一种方式。
由于风力机叶片外形和截面形状复杂，在翼展方向还存在扭转角和渐缩的弦长．使得对叶片的实体建模存在较大的困难。
一般采用国际流行三维建模软件Ｐｒ０／Ｅ对叶片进行实体建模１２ｌ。
风力发电机组轮毂极限强度的有限元分析文章是基于有限元理论，对兆瓦级风力发电机组的轮毂进行强度及疲劳计算。
轮毂是风力发电机中的重要组成部分，铸造而成，是将机械能转换为电能的核心部件，其形状复杂，轮毂的设计质量会直接影响到整个机组的正常运行及使用寿命，在其受复杂风载荷的作用下，其强度和疲劳耐久性成为此行业关注的焦点。
此分析利用大型有限元分析软件Ansys对轮毂模型分析。
模型中包含轮毂、主轴及叶片，从轮毂的应力分布情况，从中找出最危险的部位，为轮毂的设计提供可靠依据。
标签：风力发电机；轮毂；有限元分析；极限强度1 绪论1.1 课题研究背景经济发展过程中，我国作为世界上人口最多的发展中国家，能源消耗量不断增加，传统化石能源无以为继，面临的能源开发利用的资源约束越来越多，环境压力也越来越大。
如今，生态环境承载能力弱、资源相对紧张。
传统能源利用导致的环境问题越来越严重，以及全国范围内的雾霾天气都在提醒我们要努力做到全面、协调、可持续发展，以符合当今国情。
在众多的可再生能源中，风能以其巨大的优越性和发展潜力受到人们的瞩目。
1.2 轮毂在大型风力发电机组的重要性在大型风力发电机组中，轮毂是核心构件，其不仅承担着与驱动连的链接，而且将叶片所受的风载荷通过主轴传递给齿轮箱，承担着风力发电机组容量增大而带来的更大的负荷。
它需要有足够的强度和刚度，以保证机组在各种工况下能正常运行。
由此可看出轮毂在风力发电机组的设计和制造过程中的重要性。
2 轮毂的强度校核计算2.1 轮毂模型介绍轮毂模型结构见图1此机组风轮由三片叶片对称安装在轮毂上构成，叶片间的夹角为120°。
利用CAD绘图软件Solidworks，绘制了轮毂的三维实体几何简化模型。
在保证计算精度的前提下，由于小的孔类、圆角及小凸台类结构对计算结果影响很小并且不是关键部位，已经略去。
叶片产生的气动载荷以及由于风轮旋转和机舱对风轮转动引起的离心力、惯性力和重力通过三片叶片连接点传递到轮毂上，这些载荷和轮毂自身的重力构成了轮毂载荷。
两种离心通风机叶轮零部件强度计算方法的比较分析蔡建程 袁民健 卢傅安 祁大同 邱长安 /西安交通大学能源与动力工程学院摘要：阐述了叶轮零部件强度分析的传统计算方法和有限元计算方法，并进行了比较分析，提出了建议和要求，给出了结论。
关键词：离心式通风机；叶轮；强度；有限元分析 中图分类号：TH432 文献标识码：B 文章编号：1006-8155（2007）05-0030-04A Contrast between Classical Method and Finite Element Method for Calculating Strength of Impeller Parts in Centrifugal FansAbstract: This paper specifies the classical method and Finite Element Method for analyzing strength of impeller parts, and gives the comparison and analysis for them. The advice and requirements are pointed out. And the conclusion is obtained.Key words: centrifugal fan; impeller; strength; Finite Element Method (FEA)0 引言分别用传统方法和有限元方法计算了某离心通风机叶轮零部件强度。
在传统的计算分析中，叶轮零部件（包括轮盘，轴盘，叶片，铆钉）强度都满足要求。
而在使用通用有限元分析软件ANSYS 及NASTRAN 计算时,如果不考虑叶片根部与轮盘之间的焊接工艺情况，这些部位的应力则超过材料许用应力。
本文采用增加这些部位单元的厚度来模拟焊接工艺以消除应力集中，使得出的应力值低于材料的许用应力，并依据计算结果对焊缝的几何尺寸及焊接质量提出相应要求,确保风机的安全运行。
基于ANSYS的离心风机叶轮结构优化研究冀春俊;高亚威;孙琦;冀文慧【摘要】Impeller is the core part of a centrifugal fan. As the impeller is rotating at a very high speed, the rotor and stator part should not contactat all. The tip clearance has a great influence on the fan efficiency because of the leakage loss and the secondary flow loss. A convex structure on the impeller wheel side was proposed to reduce the strain of the impeller so as to control the impeller tip clearance more accurately. Four new structure were designed and evaluated numerically by ANSYS. The results indicate that the new structure may reduce the axial and radial displacement of the impeller effectively. The design of the convex minimize the leakage loss and secondary flow loss by optimizing the tip clearance.%叶轮是离心风机的核心部件，由于叶轮是高速旋转的部件，动静之间不能有接触，同时动静之间的间隙通过泄漏损失和二次流损失直接影响风机的效率。
基于Ansys的矿用局部通风机叶轮模态分析叶轮是矿用局部通风机的核心部件，其可靠性对设备的安全性和稳定性有重要影响。
文章创建了某矿用局部通风机叶轮的三维模型，并运用Ansys Workbench 平台对其进行模态分析，得到其前4阶固有频率和振型，为防止共振以及后续动态特性分析和优化设计提供理论依据。
标签：矿用局部通风机；叶轮；模态分析；Ansys Workbench1 概述轴流通风机是矿山生产的重要设备，向矿井输送新鲜空气，冲淡有害气体并排出粉尘。
轴流通风机一旦出现故障，轻则影响正常生产，重则引发瓦斯爆炸等安全事故。
因此，轴流通风机的安全性和稳定性对矿山安全生产十分重要。
通过对矿用局部通风机的事故调查发现，叶片断裂是发生事故的主要原因。
当叶轮的固有频率与激振频率相吻合时，叶轮处于共振状态，使得叶片发生断裂的概率大大增加。
因此，对叶轮的振动特性进行分析非常重要。
文章创建了一种矿用局部通风机叶轮的三维模型，并借助Ansys Workbench 平台，运用循环对称分析的方法，对其进行模态分析，得到其前4阶固有频率和振型，为防止共振以及后续动态特性分析和优化设计提供理论依据。
2 模型处理本矿用局部通风机叶轮由轮毂和14个叶片组成，轮毂外径为240mm，轮毂厚度为110mm，叶轮外径为400mm，安装角度为51.5°，叶片顶部弦长与列线夹角为33.1°，顶部弦长为101.1mm，根部弦长为127.3mm，通风机叶轮三维模型如图1所示。
文章针对通风机叶轮具有循环对称的特点，采用循环对称分析的方式对叶轮的一个基本循环扇区进行模态分析，进而得到整个叶轮模型的模态分析结果，并使计算量大幅降低。
在保留完整单个叶片模型的前提下，应用Pro/E软件将叶轮分解成均匀的十四份，从而得到基本循环扇区模型。
将基本循环扇区模型以.stp格式导入Ansys Workbench，并在Engineering Data中依据表1设置其工程数据。
