基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析

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基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析

作者:唐博张卫华陈振国段伟飞

来源:《商品与质量·学术观察》2013年第09期

摘要:机座是油田电机中重要零件之一,文章介绍ANSYS WORKBENCH有限元方法对油田电机机座进行强度、刚度、模态分析,分析结果表明电机结构满足设计要求,为同类产品设计、开发、改进提供了参考依据

关键词:机座模态 ANSYS 强度刚度有限元

机座是油田电机中重要零件之一。由于机座的结构复杂,用简单的材料力学公式很难精

确分析和计算其受力和变形情况。在以往的设计中,往往是根据经验或参考有关样机来进行

设计,处于经验类比设计阶段。这种设计方法,势必导致设计结果趋于保守。本文应用CATIA进行产品的参数化实体建模,利用有限元方法,从静力学和模态进行电机机座力学分析,得到机座在静力作用下的强度、刚度;模态的固有振动频率,可以达到校核机械结构的强度和刚度、分析出主要失效形式和危险点的目的,从而为产品的设计和优化提供理论依据;模态是机械结构的固有振动特性,利用有限元软件对转子进行模态分析,可以得到的模态频率及振型,预测转子与其他部件发生动态干扰的可能性,从而对机座结构进行合理设计,避开共振的发生。ANSYS WORKBENCH的前处理模块、分析计算模块和后处理模块能够较好地完成

此部分工作。

1、分析理论

1.1有限元计算是建立在位移法基础上的刚度矩阵法,其通式可写成:

[S]{D}={F}

式中 [S] 刚度矩阵

{D} 位移向量

{F} 载荷项

1.2软件中的动力学分析中的模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性,即结构的固有频率和振型问题:

其中[K]-刚度矩阵

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