【AIFEM案例操作】水泵强度分析

AIFEM是由天洑自主研发的一款通用的智能结构仿真软件，助力用户解决固体结构相关的静力学、动力学、振动、热力学等实际工程问题，软件提供高效的前后处理工具和高精度的有限元求解器，帮助用户快速、深入地评估结构的力学性能，加速产品的设计迭代。

一、概 要

1）案例描述

水泵在水压试验工况下，其泵体与泵盖受到4.5MPa压力，通过静力分析验证其在该载荷下的强度。具体结果可见后处理云图。

2）几何

某型泵模型如图1-1(a)所示，由泵体和泵盖两部分组成，两者通过法兰连接。其剖面如1-1（b）所示。

图1-1 几何模型

3）材料

杨氏模量：205000MPa，泊松比：0.28

4）载荷

内表面C压力：4.5MPa

5）约束

泵体和泵盖法兰连接处绑定

6）边界条件

面A法兰处 ：Ux=Uy=Uz=0mm；面B法兰处：Ux=Uy=Uz=0mm

二、建 模

1）新建方案

启动AIFEM 2023R2；

点击创建方案，在新建方案弹窗中，填写文件名《水泵》，点击保存。

图2-1 AIFEM窗口

图2-2 新建方案

2）几何

点击几何>导入，弹出导入几何文件弹窗；

在导入几何文件弹窗中，选择几何文件Pump.step；

选择默认的‘导入为新模型’，将其导入为‘模型-1’，点击导入；

展开左侧方案树零件与装配体，将鼠标悬停于零件或组件上，点击鼠标右键，在出现的菜单中选择删除，将09solid_rotor与09solid_rotor-1删除。此零件为叶轮，不参与本次分析。

图2-3 几何导入

3）网格

点击有限元模型>四面体网格，弹出四面体网格弹窗；

选择两个零件；

将全局网格尺寸修改为10mm，点击确定。

图2-4 泵盖网格划分

4）材料

点击有限元模型>材料库。在材料库弹窗中，a.选择系统材料库中steel材料；b.点击’>’将其添加至模型材料库中；点击确定。

点击有限元模型>固体属性，在固体属性弹窗中，a.选择整个模型为对象，点击右上角确定；b.选择对应的几何赋予steel材料属性；点击确定。

图2-5 材料赋予

三、分 析

1）分析步

点击有限元分析>新增分析，创建一个‘结构分析’ ，选择子分析步为静力，点击确定。

图3-1 分析步创建

2）边界条件

点击有限元分析>对称/固定，可弹出对称/固定弹窗；

在第1个对称/固定弹窗中，a.选择泵体面A；b.选择简支，勾选继续新增。点击确定；

在第2个对称/固定弹窗中，a.选择泵盖面B；b.选择简支，取消勾选继续新增。点击确定。

图3-2 边界条件设置

3）约束

点击有限元分析>绑定，弹出绑定弹窗；

将鼠标悬停到视口泵体上，右键隐藏；

在绑定约束弹窗中，主面选择泵盖面E，点击主面右侧的确定。

图3-3 约束主面设置

将鼠标悬停到视口中，点击右键，选择反向显示/隐藏；

在绑定约束弹窗中，主面选择泵体面D，点击主面右侧的确定；

将鼠标悬停到视口中，点击右键，选择显示全部。

图3-4 约束副面设置

4）载荷

点击视口右下角剖切模式，弹出剖切设定弹窗；

在剖切设定弹窗中，选择Y-Z平面进行剖切。

图3-5 剖切设置

点击有限元分析>压力，弹出压力弹窗；

在压力弹窗中，选择对象为泵的所有内表面；若一次选不全，可调整剖切方式进行选择；

输入压力值为4.5MPa，点击确定。

图3-6 载荷设置

5）求解

点击有限元分析>求解，出现求解弹窗；

在求解弹窗中，定义输出名称及求解模型，点击确定进行求解。

图3-7 求解

四、后处理

1）云图查看

求解完成后，软件自动导入结果；

a.在视口区左侧选择S及其下Mises；b.视口区下侧选择相应帧，c.输入相应变形系数，进行应力云图查看；

a.在视口区左侧选择U及其下Magnitude；b.视口区下侧选择相应帧，c.输入相应变形系数，进行位移云图查看。

由此已完成了水泵的静力分析，得到了应力为位移云图。观察应力云图得到Mises最值为172MPa。

图4-1 应力云图

图4-2 位移云图