壓縮機(jī)氣缸螺栓擰緊過程有限元仿真

1、壓縮機(jī)氣缸螺栓擰緊過程有限元仿真壓縮機(jī)氣缸螺栓擰緊過程有限元仿真摘要：通過運(yùn)用有限元仿真技術(shù)對旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)泵體螺栓裝配變形進(jìn)行模擬，結(jié)合試驗(yàn)的對比驗(yàn)證，確立了正確、可靠、有效的有限元仿真分析方法，從結(jié)構(gòu)仿真分析、理論知識、試驗(yàn)三方面檢討了螺栓裝配對泵體變形的影響，從而展現(xiàn)非線性有限元仿真技術(shù)在實(shí)際工程問題上的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)泵體螺栓裝配非線性有限元1前言旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由活塞、氣缸、葉片及其背部的彈簧、偏心曲軸和上、下缸蓋等主

2、要零件組成。氣缸內(nèi)孔和活塞均呈圓形，氣缸上開有吸、排氣口。排氣口上裝有排氣閥，氣缸內(nèi)裝有偏心曲軸，其旋轉(zhuǎn)中心與氣缸內(nèi)孔的圓心重合，活塞安裝在曲軸偏心部上，使得活塞外表面與氣缸內(nèi)表面相切，于是氣缸內(nèi)表面與活塞外表面之間形成一個(gè)月牙形空間，它的兩端被上、下缸蓋封著，構(gòu)成了壓縮機(jī)的工作腔。在氣缸的吸、排氣口之間開一個(gè)徑向槽，槽內(nèi)裝有能來回滑動(dòng)的葉片，葉片背部裝有彈簧，靠彈簧力將葉片緊緊壓在活塞外表面上，將月牙形空間分成兩部分：與吸氣口相通的部

3、分稱為吸氣腔；在排氣口一側(cè)的部分稱為壓縮腔。當(dāng)偏心曲軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞氣缸中心連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸氣腔、壓縮腔的容積周期變化，于是實(shí)現(xiàn)了吸氣、壓縮、排氣及余隙膨脹等工作過程。基本結(jié)構(gòu)見圖1（a）。問題上的具體應(yīng)用。2有限元分析2.1有限元模型汽缸的變形不是由螺栓預(yù)緊力直接導(dǎo)致的，一部分是通過作用在缸蓋上的壓力傳遞到汽缸上，另一部分是由螺栓預(yù)緊力對汽缸螺栓孔內(nèi)壁直接提拉作用產(chǎn)生的。所以分析的時(shí)候不能僅僅取汽缸進(jìn)行有限元分析，需對裝配件整體進(jìn)行非線性

4、（接觸）靜力分析。接觸過程的數(shù)值模擬是當(dāng)前有限元方法的研究和發(fā)展中所面臨的重要課題之一，在力學(xué)上涉及高度復(fù)雜的（材料、幾何、邊界）三重非線性問題。接觸過程有限元數(shù)值分析的核心內(nèi)容由兩部分組成：一是接觸點(diǎn)對的搜尋，二是非線性方程本身的求解。接觸界面條件（不可貫入條件，法向接觸力為壓力的條件和切向摩擦力的條件）都是不等式約束，也稱之為單邊約束。利用拉格朗日乘子法或罰函數(shù)法將約束條件引入泛函的廣義變分原理，以及引入單元交界面上約束條件的修正變

5、分原理。接觸面的范圍和接觸狀態(tài)是事先未知的，此特點(diǎn)決定了接觸問題需要采用試探校核的迭代方法進(jìn)行求解。時(shí)間步的大小是影響穩(wěn)定性、精度和效率的最重要的求解參數(shù)。為了提高接觸分析結(jié)果的可靠性和有效性，在分析中需注意單元形式的選擇、接觸點(diǎn)對的搜尋、網(wǎng)格劃分、摩擦模型的規(guī)則化等方面的幾個(gè)問題。本分析中取汽缸、上下缸蓋、螺栓裝配件整體進(jìn)行分析。對每個(gè)零部件都劃分以六面體為主的網(wǎng)格，單元長度分別為3mm、2mm、2mm、2mm。定義汽缸與上下缸蓋接觸