例如第二次世界大戰(zhàn)中廣泛使用的T-34飛機,使用螺旋漿發(fā)動機,現(xiàn)在仍然被用于飛行員訓(xùn)練和特技飛行。因為機翼主要承力結(jié)構(gòu)件的材料可能發(fā)生疲勞破壞的原因,在2004年12月,美國聯(lián)邦航空局(FAA)停止了約500架飛機的適航許可,
隨即,Raetech公司根據(jù)General Aviation Mdoification公司和T-34擁有者的要求,利用ANSYS Workbench對T-34的承力結(jié)構(gòu)件的鉚釘連接部位的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行了FEA分析。
Raetech公司使用ANSYS Workbench的CAD-CAE一體化、高質(zhì)量六面體網(wǎng)格、自動接觸探測與定義、非線性求解專家控制等特色功能,快速而有效地確定了在各種載荷工況下各鉚釘連接部位的應(yīng)力分布。如圖顯示,在連接部位的最里端的鉚釘孔位置,有很明顯的應(yīng)力集中發(fā)生,且應(yīng)力水平較高,恰好和實際結(jié)構(gòu)破壞位置非常接近。在ANSYS有限元分析基礎(chǔ)上又對該部位的應(yīng)變量和疲勞裂紋擴展機理進行了分析,經(jīng)過評估,認為T-34并未達到設(shè)計壽命極限,仍然可以繼續(xù)使用。
最后,經(jīng)過FAA的認證,許可T-34飛機重返藍天,并修訂了T-34的壽命評估報告以及該類鉚釘連接部位的裂縫控制指標。.
高性能航空發(fā)動機的設(shè)計分析
ANSYS在航空噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機中的應(yīng)用也有多年歷史。航空發(fā)動機的設(shè)計,相對于機身有更多的尺寸和空間限制。工程師通常只能對結(jié)構(gòu)進行小的改進以獲得更好的動力性能。
因為航空發(fā)動機的幾何拓撲通常都較為類似,為優(yōu)化動力性能就需要對結(jié)構(gòu)件模型進行多次小的修改。這就導(dǎo)致發(fā)動機零部件結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化設(shè)計變得非常重要,而且精度要求極高。眾所周知,網(wǎng)格質(zhì)量對計算精度影響很大。發(fā)動機的葉片,通常需要使用高精度的結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格,而較為復(fù)雜的燃燒室等部件則可采用混合網(wǎng)格以更好適應(yīng)幾何形狀。
GE公司的GE Global Research 和GE Aircraft Engines機構(gòu),一直在使用ANSYS ICEM CFD來為發(fā)動機仿真提供高質(zhì)量的六面體和混合網(wǎng)格。同時,該公司已經(jīng)將ICEM CFD作為整個CAE仿真流程中統(tǒng)一的標準網(wǎng)格劃分工具。
經(jīng)過多年的發(fā)展,ANSYS不斷擴充和完善針對發(fā)動機的CAE仿真解決方案,已經(jīng)逐漸成為發(fā)動機仿真的標準軟件。GE等公司通過使用ANSYS,將CAD設(shè)計和CAE技術(shù)完美結(jié)合,產(chǎn)品研發(fā)周期大大縮短。ANSYS針對發(fā)動機仿真,提供了振動分析、強度分析、傳熱分析、流體動力學(xué)分析、流固熱耦合分析等功能,另外針對性的開發(fā)了BladeModeler和TurboGrid等葉片與流道的建模和分網(wǎng)工具以提升旋轉(zhuǎn)機械分析效率。