Двухмерный расчет. Тепловая задача

Тепловой расчет диска произведен в модуле Steady-State Thermal. Граничные условия представлены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Граничные условия тепловой задачи.

В результате теплового расчета получено поле распределения температур рис. 5.2. Разница температур на ободе и ступице 585°C.

Рис 6.2. Поле распределения температур в меридиональном сечении диска.

7. Двухмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска.

Расчет напряженно-деформированного состояния диска произведен в модуле Static Structural.

Внешней нагрузкой является инерционная нагрузка (частота вращения диска) и портированное из предыдущего расчета поле температур. В результате получены абсолютные деформации (рис. 7.1.), эквивалентные напряжения (рис. 7.2.), эквивалентные пластические деформации (рис.7.3.)

Рис. 7.1. Абсолютные деформации.

Рис. 7.2. Эквивалентные напряжения.

Рис. 7.3. Эквивалентные пластические деформации.

Выходными данными для оптимизационного расчета являются эквивалентные напряжения и площадь сечения диска.

Оптимизация геометрических параметров диска.

Оптимизация параметров произведена с использованием модуля Goal driven optimization программного пакета Ansys Workbench.Оптимизировались параметры Øa; Øb; i; j (см. рис. 1.1.). Основой для постановки численного эксперимента служит расчет напряженно-деформированного состояния двухмерной модели диска, описанный в предыдущем разделе. Оптимизация производилась с позиции уменьшения эквивалентных напряжений в диске, а так же уменьшения массы. Так как в двумерной постановке невозможно вычислить объем, характеристикой массы диска будем считать площадь его меридионального сечения.

Для проведения оптимизации проведен численный полнофакторный эксперимент. Количество входных параметров равно 4 (Øa; Øb; i; j), следовательно количество экспериментов N=2ⁿ=2⁴=24 плюс одна точка с первоначальными данными. План эксперимента представлен в таблице 8.1.

Таблица 8.1.

Update Order	P1 - i	P2 - j	P3 - Da	P4 - Db	P5 - Equivalent Stress Maximum Maximum Value Over Time (Pa)	P6 - Geometry Surface Area(approx.) (m^2)
	122,139	42,75	71,25	101,78	8,76E+08	0,014193
	126,1532	39,73952	66,23253	94,61259	8,79E+08	0,014324
	126,1532	39,73952	66,23253	108,9474	8,66E+08	0,015563
	126,1532	39,73952	76,26747	94,61259	8,91E+08	0,013058
	126,1532	39,73952	76,26747	108,9474	8,71E+08	0,014297
	126,1532	45,76048	66,23253	94,61259	8,73E+08	0,014697
	126,1532	45,76048	66,23253	108,9474	8,53E+08	0,015849
	126,1532	45,76048	76,26747	94,61259	8,91E+08	0,013431
	126,1532	45,76048	76,26747	108,9474	8,72E+08	0,014583
	135,71	38,475	71,25	101,78	8,71E+08	0,014962
	135,71	42,75	64,125	101,78	8,6E+08	0,016138
	135,71	42,75	71,25	91,602	8,79E+08	0,014225
	135,71	42,75	71,25	101,78	8,63E+08	0,015172
	135,71	42,75	71,25	111,958	8,51E+08	0,016118
	135,71	42,75	78,375	101,78	8,76E+08	0,014205
	135,71	47,025	71,25	101,78	8,63E+08	0,01539
	145,2668	39,73952	66,23253	94,61259	8,72E+08	0,015752
	145,2668	39,73952	66,23253	108,9474	8,57E+08	0,017265
	145,2668	39,73952	76,26747	94,61259	8,75E+08	0,014294
	145,2668	39,73952	76,26747	108,9474	8,56E+08	0,015807
	145,2668	45,76048	66,23253	94,61259	8,58E+08	0,016069
	145,2668	45,76048	66,23253	108,9474	8,42E+08	0,017496
	145,2668	45,76048	76,26747	94,61259	8,76E+08	0,014611
	145,2668	45,76048	76,26747	108,9474	8,53E+08	0,016038
	149,281	42,75	71,25	101,78	8,54E+08	0,016239

Влияние параметров на эквивалентные напряжения представлены на рис 8.1.

Рис 8.1.

Влияние параметров на площадь сечения диска представлено на рис 8.2.

Рис 8.2.

Для расчета оптимальной точки наивысший приоритет имела минимизация напряжений. Параметры оптимальной точки представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2.

Update Order	P1 - i	P2 - j	P3 - Da	P4 - Db	P5 - Equivalent Stress Maximum Maximum Value Over Time (Pa)	P6 - Geometry Surface Area(approx.) (m^2)
	147,1	46,28	69,2	110,6		0,01741