非线性材料仿真精度提升的研究(三)——本构模型的选择

为了提升非线性材料的仿真精度,针对不同本构模型定义橡胶材料的仿真精度进行研究,对比采用Neo-Hookean模型、Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型、Ogden模型、Polynomical模型、Arruda-Boyce模型定义材料进行仿真的误差。首先针对标准压缩试样进行轴向压缩试验,得到轴向压缩的应力应变数据;其次将数据输入仿真软件中,采用不同本构模型进行数据拟合,得到模型参数,定义橡胶材料;然后对压缩试验进行仿真模拟,将得到的应力应变结果与试验数据进行对比,得出各模型的精度;最后针对空调室外机箱体脚垫进行仿真,选取最适合定义脚垫的本构模型。结果表明:采用Mooney-Rivlin二参数模型定义橡胶材料进行仿真,与测试结果的误差最小为3.2%,为后续非线性仿真提供了精度保障。

非线性材料仿真精度提升的研究(二)——数据类型对比

为了提升非线性材料的仿真精度,针对Mooney-Rivlin模型常数进行研究,旨在对比利用工程应力数据和真实应力数据定义非线性材料得到的仿真精度。首先制作标准拉伸样条,对样条进行拉伸试验,得到样条的变形拉力曲线;其次对试验数据进行处理,得到橡胶的工程应力应变曲线和真实应力应变曲线;然后将得到的应力应变曲线输入ANSYS中进行曲线拟合,得到两参数Mooney-Rivlin模型常数C10和C01;最后进行非线性仿真分析,将仿真得到的应力应变曲线与测试结果进行对比,以验证模型的精度。研究结果表明:利用真实应力应变曲线进行拟合得到的结果与真实情况更为贴合,对后续非线性模型的表达和仿真工作可以起到指导作用。

R290家用空调器性能研究

为了探讨R290在家用分体空调器中替代R32的优化方向,对R290和R32进行了热物性对比分析、热力循环计算及同平台下两种制冷剂整机测试分析。系统循环计算结果表明R290逆卡诺理论循环性能优于R32;整机测试结果表明R290额定制冷能效比减少16.8%,额定制热能效比减少5.6%。R290整机系统能效衰减的主要原因在于R290饱和温度随压力波动的稳定性差,因此降低低压侧压力损失成为R290系统提效的重要方向。

往复式真空泵管道噪声抑制技术研究

往复式真空泵工作噪声大,声品质不佳。为了提升真空泵运行时的声品质,针对往复式真空泵出气口的管道噪声进行研究。首先采集真空泵出口处的噪声,得到真空泵噪声的频域特性,发现真空泵出口处噪声主要集中在0~4000 Hz频率段;然后针对该频率段设计降噪方案,采用消声器串联的方式,消除传递损失曲线的通过频率,并利用Virtual Lab软件对串联消声器的声学性能进行仿真分析;最后将消声方案安装在真空泵出口处进行噪声验证,并进行气体流量损失的实验验证。结果表明,串联消声器对真空泵出口处的降噪效果达25 dB(A)以上,气体的流量损失为9.8%。研究结果对提升真空泵声品质具有借鉴意义。

电机支架振动性能预测方法研究及验证

为了实现电机支架振动性能的仿真预测,提出了一种基于载荷提取-动态响应仿真联合的分析方法。首先基于矩阵求逆法进行电机动态载荷识别,然后建立有限元模型,将提取到的电机载荷作为激励进行谐响应仿真分析,获得目标点的频响曲线,最后进行试验与仿真的对比,分别比较10~150 Hz频段内的频域相应曲线的拟合程度和RMS值的变化趋势。结果表明:载荷提取试验的测试结果和拟合结果的吻合度较高,载荷精度较高;建立仿真模型与模态测试的固有频率偏差均在5%以内,振型对比的MAC值均在95%以上,说明模型精度较高;工况数据与频响曲线吻合度较高,试验RMS值与仿真RMS值的误差最低仅为5.82%,实现了电机支架振动性能的仿真预测。

驻车空调配管随机振动疲劳分析及优化

对驻车空调配管断裂问题展开研究,以配管系统为研究对象,搭建有限元仿真模型,进行模态分析和单位频率响应分析,加载企标随机振动PSD功率谱密度,进行随机振动仿真分析,获取配管系统的疲劳损伤结果,原始管路的仿真疲劳断管位置与随机振动试验一致,验证了仿真模型的精确度。通过改变吸气管上橡胶软管的长度,优化后的管路疲劳寿命提升明显,随机振动试验后管路未发生断裂。为空调配管疲劳分析和优化设计提供了指导,缩短了项目开发的周期,降低了设计成本。

非线性材料仿真精度提升的研究(一)——试验类型对比

为了提升非线性材料的仿真精度,针对超弹性材料本构模型Mooney-Rivlin的常数进行研究,旨在对比进行单轴拉伸、压缩试验得到的常数是否一致。首先制作标准拉伸、压缩样条,分别进行单轴拉伸、压缩试验,得到变形-拉/压力数据;其次针对数据进行处理,得到真实应力应变曲线;然后将拉伸/压缩得到的应力应变曲线分别输入仿真软件中进行数据拟合,得到两参数Mooney-Rivlin模型常数C10和C01,并对比两组常数的一致性;最后进行非线性仿真分析,将仿真得到的应力应变曲线与测试结果进行对比,以验证模型的精度。结果表明:进行拉伸与压缩试验得到的模型常数不一致,需根据具体受力情况确定采取的试验类型,为后续的非线性材料定义及仿真工作提供了试验依据。

基于多普勒激光测振法和压电传感器法的模态对比分析

模态分析对于产品设计优化、工程结构稳定性、损伤检测等具有很大的意义,而振动测试技术是模态分析的基础。以压电传感器为主的接触式测量试验,都必须在工件表面安装接触式感应器,如加速度传感器等。因此,以激光多普勒测振技术为代表的非接触式测试技术,能够避免附加质量影响,对此类测试有优势。为了解不同测试工具、手段在实际工程环境中的表现,以便获得更高精度的测量数据,进行了压电传感器与多普勒激光测振仪在模态测试中的精度对比,得出在低阶模态中,压电传感器与激光测振仪的模态精度相同,而在高阶模态中,激光测振仪在测量精度、无附加质量影响、振型表现等方面存在优势。

内插管消声器声学性能的仿真分析与实验验证

本文针对扩张式消声器进行内插管后的传递损失进行研究。利用声学有限元法对内插管消声器的传递损失进行仿真分析,系统地研究了内插管的插入深度、内插管的插入方向、内插管厚度等因素对传递损失的影响,得出影响内插管消声器传递损失的主要因素为插入深度,并进行噪声实验,验证仿真结果的可靠性。研究结果表明:扩张式消声器进行内插管后会增加某些频率点的消声量,且随着插入深度的增加,频率点个数会增加,频率点位置前移。本文的研究成果为内插管消声器的开发与应用提供了依据。

空调室外机面板减薄对NVH性能影响研究

为了研究空调室外机面板厚度对室外机NVH性能的影响,针对某型号空调室外机面板建立了有限元分析模型。首先对减薄前后的面板进行静力学分析,得到面板在受等量压应力下的应力应变云图;其次进行预应力模态分析,得到面板减薄对固有频率和各阶振型的影响;然后施加动态激励进行谐响应分析,得到面板在动态响应激励下的幅频特性曲线;最后将谐响应分析得到的频域响应结果作为边界条件进行声学边界元分析,得到减薄前后面板的噪声分布云图和场点的频响曲线。结果表明:减薄后的面板辐射噪声与减薄前相差不大,在380 Hz附近的共振点噪声有明显改善,为室外机面板减薄的可行性提供了依据。

基于多目标驱动的风管机电机支架优化设计

针对商用风管机空调电机支架的结构参数进行优化设计。根据实际受力情况及约束情况对其进行静力学分析,得到电机支架的应力应变云图,确定电机支架的危险点位置在电机支架圆环附近;通过对电机支架的结构参数进行灵敏度分析,得出影响电机支架力学性能的主要参数为背板宽度、横梁长度、第一竖板长度、第二竖板长度、固定电机圆直径以及竖板圆角;最后对影响电机支架力学性能的参数进行优化。优化结果表明:优化后的电机支架最大变形减小了6.7%,最大应力减小了7.3%,支架质量减小了8.1%。基于响应面法对电机支架进行优化设计,提升了优化工作的速度和效率,提高了电机支架的强度及可靠性,同时也为结构件的优化提供了方法。