【ansys算例】ANSYS中国用户论文集之1航空航天 (8).pdf

2004 ANSYS 中国用户论文集
伺服机构中某阀结构的 PSD 谱随机振动试验有限元分析
郭爱民刘建辉夏喜旺
航天科技集团公司一院长征航天控制工程公司 100076
[ 摘要] 针对伺服系统结构振动试验设计的需要,应用 ANSYS 软件进行了 PSD 谱随机振动有
限元分析和随机疲劳分析,为改进阀结构设计提供了指导依据。
[ 关键词] 阀结构 PSD 谱振动
PSD Spectrum Analysis of a Servo Mechanism Valve
Guo Aimin Liu Jianhui Xia Xiwang
Changzhen Aerospace Controling Engineering CO. 100076
[ Abstract ] In this paper, a PSD spectrum analysis using ANSYS is done for the requirement of design. The
FEM model is generated in ANSYS. Results are given, which are useful to improve the design.
[ Keyword ] Valve , PSD spectrum, Random Vibration
1 问题概述
航天控制系统的伺服机构的各种结构件力学环境非常恶劣、复杂,设计中常常要考虑其
在规定工作时间内是否满足振动、强度等苛刻要求。本文根据某阀结构体设计的需要,对
PSD 谱载荷下的疲劳性能进行了分析,给改进设计和优化性能提供了依据。
2 建模与前处理
用 Solidworks 完成了实体结构建模,导入 ANSYS 中作为几何模型,如图 1 所示,并对
实际结构进行了简化。分别定义了各结构的材料和单元属性,如表 1 所示。为了便于加载,
定义了加载节点和连接刚性梁(刚性比较大的梁单元)。把加载于多个螺栓上的载荷等效为
加载于一个加载节点上的载荷。单元划分情况如图 2 所示,得到节点 85077 个,单元 41257
个。图中,与螺栓连接的为刚性梁,刚性梁的交汇处即为加载节点。Beam4 单元的实常数定
义为 AREA: -04,IZZ: -10,IYY: -10, TKZ: -02, TKY:
-02。

图 1 几何模型图 2 单元划分情况
表 1 模型的材料特性和单元类型
杨氏模量 E 密度ρ
结构名称单元类型材料编号泊松比μ
(pa) (kg/m3)
横梁 solid187 1 2E+11
2004 ANSYS 中国用户论文集
底座 solid187 2 2E+11
板(中间) solid186
3 +12
板(两边) solid187
加载梁 beam4 4 2E+14 0
3 载荷
加载类型为随机振动,振动级如图 3 所示,方向 z 向,时间,3min。作用于螺栓处,在
有限元模型里转化为作用于加载