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  Festigkeitsanalyse einer Turbine - Randbedingungen korrekt?

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Autor Thema:  Festigkeitsanalyse einer Turbine - Randbedingungen korrekt? (2698 mal gelesen)
joandi
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Beiträge: 8
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erstellt am: 28. Jun. 2011 14:27    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


110628_bericht_turbine.pdf

 
Im Rahmen eines Forschungsprojektes möchte ich eine Festigkeitsanalyse einer Mikrogasturbine mit Ansys (Workbench) durchführen. Leider habe ich  bisher noch nicht mit Ansys gearbeitet. Eine erste Berechnung habe ich schon durchgeführt. Der Berechnungsbericht ist im Anhang einzusehen. Die Turbine ist nur ansatzweise dargestellt (Leider darf ich nicht die ursprüngliche Form veröffentlichen – da es sich ja um ein Forschungsprojekt handelt).

Verwendete Randbedingungen (Ansys):
- Material: Baustahl (Ansys Baustahl)
- Erdanziehungskraft
- Rotationsgeschwindigkeit
- Turbine ist kraftschlüssig eingespannt:
       - Externe Verschiebung (Keine Freiheitsgrade, Verformungen zugelassen)
               - Kraft: 300 N auf Einspannflächen (als Annahme, genauer Wert ist noch nicht bekannt)

Wenn ich der Meinung bin, dass das Ergebnis meiner ersten Berechnung korrekt ist, möchte ich im nächsten Schritt den Temperaturverlauf und die Gasströmung berücksichtigen.

Meine Fragen:
- Habe ich die Randbedingungen richtig definiert?
- Gibt es Vorschläge, ob die Randbedingen noch realitätsnäher bestimmt werden können?
- Wie kann man die Belastungen der Gasströmung auf die Turbinenschaufeln als Randbedingung definieren? (macht die Berücksichtigung der Gasströmung überhaupt Sinn?)

Danke schonmal

[Diese Nachricht wurde von joandi am 28. Jun. 2011 editiert.]

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lyra
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Beiträge: 23
Registriert: 15.02.2011

ANSYS APDL 12.1
Pro/ENGINEER 5

erstellt am: 29. Jun. 2011 13:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für joandi 10 Unities + Antwort hilfreich

Hi,

ich habe deine Geometrie mit einer Handrechnung kurz überschlagen - und meine Ergebnisse sind doppel so gross
wie deine (am inneren Durchmesser: 0,25 mm Aufweitung am Radius und ca. 3600 MPa Tangentialspannung).

Am besten rechnest du zuerst einen 90° - Sektor im lokalen zylindrischen Koordinatensystem, von der Bassis kannst
dich dem Ergebnis annähern...

good luck

Gruß

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joandi
Mitglied
Student

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Beiträge: 8
Registriert: 18.04.2011

erstellt am: 29. Jun. 2011 19:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


matlab.JPG

 
Hi Lyra,

danke für deine Antwort.

Ich habe heute mal das Ganze mit Matlab gerechnet (siehe Anhang). Da komme ich so ziemlich auf das gleiche Ergebnis.

Wenn ich einen 90°-Sektor rechnen will, dann muss ich den Rest der Geometrie wegschneiden. Kann ich in Ansys auch Geometrien schneiden?

Grüße

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Victory
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Student Maschinenbau Konstruktion und Entwicklung


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Beiträge: 17
Registriert: 05.01.2011

ANSYS Workbench V11

erstellt am: 29. Jun. 2011 23:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für joandi 10 Unities + Antwort hilfreich


Symmetrie1.jpg


Symmetrie2.jpg


Symmetrie3.jpg

 
Ja, das geht in Workbench sehr gut. Und zwar so:

1. Geometrie in Workbench im Design-Modeler erstellen oder dort hin als externe Geometrie importieren
2. Im Desing-Modeller oben im Menü unter Reiter "EXTRAS" -> "Symmetrie" auswählen (Bild:Symmetrie 1)
3. Ebene auswählen in der die Symmetrie erstellt werden soll
4. Auf "Anwenden" drücken; Somit hast Du Deine Bauteil-Geometrie in der Mitte geteilt. (Bild: Symmetrie 2)
5. Die Schritte 2-4 wiederholen, jedoch im Schritt 3 eine andere Ebene auswählen, die zu Viertelung der Bauteil-Geometrie führen soll. (Bild: Symetrie 3)
Welche Ebene bei Dir es jetzt nun ist kann ich nicht sagen, da es davon abhängt in welchem Ursprungskoordinaten-Kreuz Du deine Geometrie erstellt , bzw. unter welcher Ebene Du es in Design-Modeller importiert hast. Musst Du mal bei der Anwendung des Befehls "Symmetrie" ausprobieren.

Gruß Viktor

[Diese Nachricht wurde von Victory am 29. Jun. 2011 editiert.]

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lyra
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Konstruteur


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Beiträge: 23
Registriert: 15.02.2011

ANSYS APDL 12.1
Pro/ENGINEER 5

erstellt am: 30. Jun. 2011 10:31    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für joandi 10 Unities + Antwort hilfreich

Guten Morgen,

ich habe einige Anmerkungen; nach der Theorie müssen:

1. max. Sigma (tang) am Innenradius -> in deinem Bild (Matlab) ist maximale Tangentialspannung am R = 0.028
                                      aber ich lese bei dir im Bericht (ANSYS) Innenradius ca. 0.015 ab.

2. Sigma (radial) am Innen- und Aussenradius = 0 -> bei dir (Matlab) ist die Radialspannung am Innenduchmesser
                                                    nicht gleich null.

3. Die maximale Vergleichsspannung müsste direkt unter dem dicksten Querschnitt liegen.


Schau es dir nochmal an... - Berichtige mich wenn ich falsch liege...

Gruss

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