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《基于adina的隔膜流固耦合分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、基于ADINA的隔膜流固耦合分析研究【摘 要】隔膜是在封閉的隔膜室內(nèi)往復(fù)工作的,這就給測(cè)試隔膜工作時(shí)的受力及變形狀況帶來很大的麻煩,因此有必要采用有限元分析的方法對(duì)隔膜的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究隔膜工作時(shí)的受力及變形情況.在本文中,針對(duì)隔膜工作過程,建立三維對(duì)稱結(jié)構(gòu)的隔膜腔及隔膜整體有限元模型,對(duì)其進(jìn)行流固耦合分析,以期望得出模擬隔膜運(yùn)動(dòng)中應(yīng)力和位移變化的合理數(shù)值模擬方法?！娟P(guān)鍵詞】隔膜;流固耦合;數(shù)值模擬0.前言隔膜把液壓油和輸送漿體隔離開來,使輸送漿體無法外漏,同時(shí)避免了漿體中高腐蝕性、高磨礪性的
2、顆粒性介質(zhì)對(duì)泵體造成的損壞.隔膜使用壽命的長(zhǎng)短直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能和工作效率.而隔膜在封閉的室內(nèi)往復(fù)工作,這就給測(cè)試工作時(shí)的受力及變形狀況帶來很大的麻煩。因此有必要采用有限元分析的方法對(duì)隔膜的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究隔膜工作時(shí)的受力及變形情況。目前,不考慮流體對(duì)隔膜的作用，隔膜結(jié)構(gòu)件的有限元分析已有不少工作。但考慮隔膜真實(shí)工作時(shí)兩側(cè)流體影響的數(shù)值卻鮮有報(bào)道。文獻(xiàn)[1]將隔膜簡(jiǎn)化為殼單元,同時(shí)施加位移載荷作為隔膜運(yùn)動(dòng)的邊界條件。文獻(xiàn)[2]將隔膜簡(jiǎn)化為圓盤形狀來進(jìn)行分析,和隔膜實(shí)際形狀出入太大。文獻(xiàn)基于A
3、DINA的隔膜流固耦合分析研究【摘 要】隔膜是在封閉的隔膜室內(nèi)往復(fù)工作的,這就給測(cè)試隔膜工作時(shí)的受力及變形狀況帶來很大的麻煩,因此有必要采用有限元分析的方法對(duì)隔膜的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究隔膜工作時(shí)的受力及變形情況.在本文中,針對(duì)隔膜工作過程,建立三維對(duì)稱結(jié)構(gòu)的隔膜腔及隔膜整體有限元模型,對(duì)其進(jìn)行流固耦合分析,以期望得出模擬隔膜運(yùn)動(dòng)中應(yīng)力和位移變化的合理數(shù)值模擬方法?！娟P(guān)鍵詞】隔膜;流固耦合;數(shù)值模擬0.前言隔膜把液壓油和輸送漿體隔離開來,使輸送漿體無法外漏,同時(shí)避免了漿體中高腐蝕性、高磨礪性的顆粒性
4、介質(zhì)對(duì)泵體造成的損壞.隔膜使用壽命的長(zhǎng)短直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能和工作效率.而隔膜在封閉的室內(nèi)往復(fù)工作,這就給測(cè)試工作時(shí)的受力及變形狀況帶來很大的麻煩。因此有必要采用有限元分析的方法對(duì)隔膜的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究隔膜工作時(shí)的受力及變形情況。目前,不考慮流體對(duì)隔膜的作用，隔膜結(jié)構(gòu)件的有限元分析已有不少工作。但考慮隔膜真實(shí)工作時(shí)兩側(cè)流體影響的數(shù)值卻鮮有報(bào)道。文獻(xiàn)[1]將隔膜簡(jiǎn)化為殼單元,同時(shí)施加位移載荷作為隔膜運(yùn)動(dòng)的邊界條件。文獻(xiàn)[2]將隔膜簡(jiǎn)化為圓盤形狀來進(jìn)行分析,和隔膜實(shí)際形狀出入太大。文獻(xiàn)[3]對(duì)隔膜
5、頭部密封結(jié)構(gòu)的密封性能進(jìn)行了靜態(tài)有限元分析,得出了一定的結(jié)果,然而實(shí)際工作是動(dòng)態(tài)過程.文獻(xiàn)[4]對(duì)真實(shí)幾何模型做了二維軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的有限元分析。在本文中,針對(duì)隔膜工作過程,建立三維對(duì)稱結(jié)構(gòu)的隔膜腔及隔膜有限元模型,結(jié)合真實(shí)工況對(duì)其進(jìn)行流固耦合瞬態(tài)分析,最后針對(duì)兩種不同的方法和結(jié)果展開對(duì)比,以此期望得出模擬隔膜運(yùn)動(dòng)中應(yīng)力和位移變化的合理數(shù)值模擬方法。1.隔膜橡膠材料的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)橡膠材料不同于金屬材料僅需要幾個(gè)參數(shù)描述其材料特性,橡膠的行為復(fù)雜,材料機(jī)構(gòu)關(guān)系是非線性的,簡(jiǎn)單依賴單向拉伸性能實(shí)驗(yàn)并不能完全描述材料
6、,包括壓縮及剪切在內(nèi)的所有力學(xué)行為,為使隔膜的有限元分析和結(jié)構(gòu)模擬接近工程實(shí)際,必須對(duì)橡膠材料進(jìn)行包括拉伸、壓縮、剪切及體積實(shí)驗(yàn)等在內(nèi)的全部基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。2.橡膠隔膜流固耦合分析2.1隔膜腔隔膜工作原理的幾何結(jié)構(gòu)(1)實(shí)際隔膜工作時(shí)兩側(cè)受到液體的壓力是不斷變化的,而前人研究將液體的作用力簡(jiǎn)化為恒定不變的壓力直接施加在隔膜內(nèi)外表面上。(2)實(shí)際隔膜工作時(shí)是三維結(jié)構(gòu),而將模型簡(jiǎn)化為二維軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況有一定的偏差。(3)實(shí)際隔膜工作時(shí)的每一個(gè)周期內(nèi)均有料漿吸入和排出的過程,同時(shí)進(jìn)料口和出料口均存在一定的喂料
7、壓力和出料壓力,而前人研究無法體現(xiàn)出這種實(shí)際工況對(duì)于隔膜運(yùn)動(dòng)和變形以及受力的影響。鑒于上述方法存在的不足和局限以及隔膜實(shí)際工作時(shí)所處的工作環(huán)境及工況,對(duì)隔膜腔整體模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理(如圖1),考慮閥門的影響,以及進(jìn)料壓力和出料壓力的作用,建立三維二分之一對(duì)稱結(jié)構(gòu)流固耦合模型,進(jìn)行三維流固耦合分析。2.2隔膜流固耦合分析有限元模型的建立建立三維二分之一對(duì)稱結(jié)構(gòu)隔膜腔整體流固耦合分析模型,流體部分模型和結(jié)構(gòu)部分模型分別建立;不考慮金屬導(dǎo)桿的作用;進(jìn)出料處流體單元施加類似閥門功效的gap特殊邊界條件,通過gap
8、的開閉來控制流體的吸入和排除過程;在進(jìn)出料處分別施加進(jìn)、出料壓力;將活塞位移引起液壓油的推進(jìn)過程用活塞缸入口的速度代替;流體及結(jié)構(gòu)兩側(cè)對(duì)應(yīng)耦合界面處分別定義流固耦合特殊邊界條件.施加邊界條件的隔膜流固耦合分析有限元模型如圖2所示：3.計(jì)算結(jié)果及分析對(duì)整體模型進(jìn)行流固耦合分析得出的一個(gè)周期不同時(shí)段的結(jié)果如圖3所示：最終時(shí)刻隔膜的受力云圖如圖4所示：對(duì)一個(gè)沖次不同時(shí)刻的分析結(jié)果進(jìn)行提取、整理分別得出隔膜位移、應(yīng)力、吸入容積與時(shí)間函的關(guān)系.隨著時(shí)
