空调配管弯曲过程的数值模拟和振动分析.pdf

上海交通大学硕士学位论文摘要 I 空调配管弯曲过程的数值模拟和振动分析摘要弯管技术广泛应用于航空航天、空调制造业、汽车工业、锅炉及压力容器行业等多种行业,本文所研究的是应用于空调里的管子。空调配管系统是空调的主要部件之一,为有效降低空调的振动和噪声,需要对其振动特性进行研究。而配管系统是由各种不同尺寸弯管组成的,每根管子都会对配管系统的振动产生影响,对他们进行研究可以为配管系统的振动分析提供基础,从而有效改善配管系统的动力学特性。本论文受日本大金空调“弯管加工解析系统开发”项目的资助。文中首先采用塑性弯曲理论对弯管弯曲部分的几何特性变化做理论分析, 推导出截面壁厚变化公式和椭圆度公式。然后用有限元软件 ANSYS, 利用离散化方法,建立一个基于理论分析得出的截面壁厚变化公式和椭圆度公式的弯管有限元模型,对其进行模态分析, 并考察弯曲效应对弯管动力特性的影响。接着应用 ANSYS 建立一个弯管加工过程有限元模拟模型, 并对结果进行分析以验证理论推导公式的正确性。为了尽量减少不正确的材料常数对分析结果的影响,本文还对所研究的弯管的材料常数进行测量。同时做了大量的模态实验,以验证本文分析结果。最后应用 ANSYS 里的 APDL 参数化编程语言,以帮助不熟悉 ANSYS 的用户方便的应用本文上海交通大学硕士学位论文摘要 II 所编写的考虑弯曲效应的弯管模态分析程序和弯曲加工模拟程序对各种弯管进行模态分析。研究表明,在对弯管进行模态分析时,必须考虑弯曲加工效应,因为弯管的模态,特别是低阶模态频率将受到弯管弯曲部分壁厚的变化和弯曲部分椭圆度的影响。研究结果还表明,本文的理论分析是正确的, 采用本文的基于理论分析得出的截面壁厚变化公式和椭圆度公式的弯管有限元模型可以很好的模拟本文所研究的弯管。本文所建立的弯管加工过程模拟有限元模型也是相当可信的,可以用它来分析弯管的几何特性和动力特性。关键字:弯管弯曲效应有限元模态加工模拟参数化上海交通大学硕士学位论文摘要 III Numerical simulation of air conditioner tube bending manufacturing and Tube dynamic characteristic analysis ABSTRACT Tubes are vastly used in many industri es, such as aerospace, air conditioner, automobile, boiler and pressure vessel etc. It’s one of the most important parts in machines. For air conditioner, as one of the ponents, tubing system is built up by different pi pes. In considering the dynamics characteristic of the tubing system, ever y tube will effect the whole system, so we’d better to do some research on single pipe. The research work in the thesis is financially supported by the DAIKIN Air pany. First, theoretical study of the geometry characteristic about the bent part of the tube using the plastic theory has been carried out, and some formulae of sections’ thickne ss change and ellipse were achieved. Then a FE model was built to analyze th e dynamics characteristic of the tube and the effect of bending manufactur ing using FE software ANSYS. The model is based on the formulae that got by the theoretical research. After that, another FE model was c onstructed to simulate the bending manufacturing pro