离心式冷水机组强度校核及模态分析研究

摘要

在离心式冷水机组中,机组机体是其构成的主要部件,支撑、固定和安装机组的其他零部件,使离心式冷水机组在工作状态中各零部件保持相对固定的位置。机组机体的强度和工作安全可靠性对整个机组的正常工作性能有重要意义,对机组机体结构强度、安全性能的分析计算,结构设计改进,为机组的进一步研究有重要意义;离心式水冷机组在运行中常出现机组的振动等故障,机组的振动轻则降低运行周期、增加环境噪音、缩短机组寿命,重则造成机组部件损坏,引发严重事故等,为使机组安全稳定运行,对其进行振动模态分析。
　　随着现代设计方法的发展,通过计算机辅助工具,对机构的强度校核分析和优化设计成为产品更新的主要手段,使得产品设计改进的更易实现。在现代产品开发中,广泛使用CAD/CAE/CAM集成方法和手段,有限元法是CAE的主要方法,是求解微分方程边值问题的一种通用的数值分析方法。有限元分析的应用,对提高产品质量、缩短设计周期、降低产品研发成本等方面有重要作用,使产品在市场上更具竞争力。
　　本文基于有限元基本理论,对机组机体分别进行静态强度分析和模态分析。(1)在SolidWorks设计软件中依据产品设计图纸建立机组三维实体模型,并根据实际问题需要对机体进行合理简化,将模型导入到SolidWorks simulation仿真软件中,设置机组零部件间的接触、添加载荷、施加约束、接头处理、网格划分等处理,建立有限元模型,然后进行有限元分析。(2)进行静态强度分析。通过强度分析,得到机组在特定工作状况下的应力、应变、安全系数等数据,分析机组重要部位及危险部位的应力变化规律,为机组的结构设计改进提供依据,也为其他相似产品进行有限元分析提供方法参考。(3)进行模态分析。分别进行自由模态分析和约束模态分析,通过模态运算分析,获得前20阶的共振频率及其相应振型等模态参数,找到机组机体振动强弱分布和变化规律,为机体机构设计提供数据参考。
　　本文对离心式冷水机组进行有限元分析,将理论研究与实际应用紧密结合起来,试验结果表明,机组的结构满足实际工程使用要求。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 离心式冷水机组的发展概况

1.2 论文研究的目的、意义

1.3 国内外相关内容的研究现状

1.4 论文研究的主要内容

1.5 本章小结

第2章 离心式冷水机组有限元模型的建立

2.1 引言

2.2 有限元方法介绍

2.3 机组几何模型的处理

2.3.1 机组组成及功能介绍

2.3.2 机组几何模型结构特征简化

2.3.3 机组几何模型力载荷简化

2.4 机组边界条件的确定

2.4.1 约束处理

2.4.2 载荷的确定

2.4.3 螺栓接头的处理

2.4.4 接触面组的设置

2.5 机组有限元模型的建立

2.5.1 网格划分原则

2.5.2 网格划分

2.5.3 网格控制

2.6 本章小结

第3章 离心式冷水机组强度校核

3.1 引言

3.2 有限元法基础理论

3.2.1 虚功与虚应变能

3.2.2 虚位移原理

3.2.3 畸变能密度理论

3.3 机组有限元求解计算及结果分析

3.3.1 工程问题有限元分析一般过程

3.3.2 机组有限元求解计算

3.3.3 机组应力分布分析

3.3.4 机组位移分布分析

3.3.5 机组安全系数分析

3.4 本章小结

第4章 离心式冷水机组模态分析

4.1 引言

4.2 结构模态分析

4.2.1 模态分析理论

4.2.2 模态分析相关问题

4.3 机组模态结果分析

4.3.1 机组共振频率列举

4.3.2 机组自由模态分析

4.3.3 机组约束模态分析

4.4 机组模态分析总结

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献