滚动转子压缩机空调系统振动与结构的有限元分析

论文摘要

空调结构设计不当会造成量产产品出现严重的振动问题，长期下去，空调结构的损坏严重影响其可靠性和品牌形象。以工程力学和结构动力学理论位基础，在产品的动力学响应分析中引入商业化有限元分析软件，通过计算机模拟计算，可以在产品设计阶段及时发现和解决结构问题。常用的商业有限元软件有很多，ANSYS作为优秀产品的代表，将其纳入设计环节越来越为企业所重视，其结果也得到广泛的信赖。提高有限元模型的精确度，成为更好地利用有限元软件对设计进行修正的必要条件。文章尝试使用有限元分析软件ANSYS建立和编写空调压缩机系统的有限元模型，其中压缩机和储液器的外壳使用Shell63单元。压缩机内部电机，气缸等部件，以及橡胶底脚采用Solid45单元。采用边建模边划分网格的方式得到均匀高质量的网格，约束压缩机底部的橡胶底脚的自由度，继而进行模态分析，可得压缩机前20阶模态频率和振形。采用Block Lanczos法执行模态分析，利用模态扩展选项为后续的谐响应分享提供便利。本文对压缩机内部主要的激振力都进行了分析和计算，并为了作为谐响应分析的载荷加载，也进行了数据的处理。通过与实验数据进行对比，验证了一种相对较为准确的内部模型及载荷的加载方式。VC++与ANSYS之间具有极为方便和易用的程序接口，能够允许软件编程者进行基于ANSYS的二次开发。文中也给出了基于ANSYS的压缩机振动分析软件的具体实现，包括了调用ANSYS读取APDL命令流进行建模和计算，运用已知的句柄和消息传递函数由振动分析软件向ANSYS传递操作命令，对ANSYS的主窗口和输出窗口进行隐藏，将ANSYS的图形显示窗口封装在相应的振动分析软件中。最终，本文以ANSYS的二次开发为基础，成功开发了一套滚动转子式压缩机的振动分析软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 进度安排
• 2 压缩机有限元模型的建立
• 2.1 结构动力学原理
• 2.2 有限元分析基本原理与有限元软件
• 2.3 有限元的建模
• 2.4 本章小结
• 3 滚动转子压缩机有限元分析
• 3.1 压缩机系统的模态分析
• 3.3 压缩机系统的谐响应分析
• 3.4 本章小结
• 4 振动测量实验
• 4.1 实验装置
• 4.2 测量方案及步骤
• 4.3 实验数据
• 5 基于实验的有限元分析优化
• 5.1 网格划分的优化
• 5.2 使用接触连接对响应的影响
• 5.3 不同载荷对响应的影响
• 5.4 不同内部模型对响应的影响
• 5.5 本章总结
• 6 振动分析软件的关键技术
• 6.1 ANSYS 与 VC++的接口技术
• 6.2 ANSYS 在 VC++中的调用
• 6.3 ANSYS 显示窗口的封装
• 6.4 本章小结
• 7 总结及展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间发表论文