Г. М. МАКАРЬЯНЦ
РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА
С ПОМОЩЬЮ CAE СИСТЕМ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
САМАРА
Издательство СГАУ
2006
УДК 621.226 (075)
ББК 34.447
М 153
ЦИ
ОНАЛЬ
НЫ
ПР
ТЕТНЫЕ
Е
Н
А
О
РИ
ОЕКТЫ
Инновационная образовательная программа
"Развитие центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических и геоинформационных технологий”
ПР
И
Рецензенты:
М 153
д-р техн. наук, проф. <...> Расчёт трубопроводных элементов гидропривода с помощью CAE систем: учеб. пособие / Г.М. Макарьянц. <...> Приведена математическая модель расчёта полей распределения давления рабочей жидкости в трубопроводе, напряжений, возникающих в
материале его стенки, её вибрации. <...> Рассмотрены основные уравнения движения
рабочей жидкости и стенки трубопровода в дифференциальной форме, а также
их конечно-элементная дискретизация. <...> Учебное пособие рекомендуется для студентов специальностей, учебный
план которых включает курсы «Акустика пневмо- и гидромашин», «САЕсистемы», «Основы метода конечных элементов». <...> При эксплуатации трубопроводные системы испытывают разнообразные нагрузки. <...> К ним относятся гидравлические удары, пульсации давления жидкости от нагнетательных устройств, внешние вибрации. <...> В качестве средства моделирования был выбран комплекс
ANSYS. <...> Программный комплекс ANSYS принят в качестве основной САЕ системы на факультете «Двигатели летательных аппаратов» Самарского государственного аэрокосмического университета. <...> Следует отметить, что программный комплекс ANSYS сертифицирован в соответствии со многими международными стандартами и сертификатами (ISO – 9000; ISO – 9001; British Standards
BS – 5750; NAFEMS QA Certification; ASME № 45.2; Federal
Aviation Agency NUREG/CR – 4640). <...> Общие сведения о гидроприводах
1.1 Основные понятия и определения
Гидроприводом называется совокупность гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи <...>
Расчет_трубопроводных_элементов_гидропривода_с_помощью_CAE_систем.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
Г. М. МАКАРЬЯНЦ
РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА
С ПОМОЩЬЮ CAE СИСТЕМ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
С А М А Р А
Издательство СГАУ
2006
Стр.1
УДК 621.226 (075)
ББК 34.447
М 153
Инновационная образовательная программа
"Развитие центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических
и геоинформационных технологий”
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В. И. С а н ч у г о в
д-р техн. наук, проф. В. Н. М а т в е е в
Макарьянц Г.М.
М 153
Расчёт трубопроводных элементов гидропривода с помощью
CAE систем: учеб. пособие / Г.М. Макарьянц. – Самара:
Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. – 79 с. : ил.
ISBN 5-7883-0436-9
Изложены общие сведения о трубопроводных элементах гидропривода. Рассмотрены
вопросы моделирования работы трубопроводной системы гидропривода
под действием периодического силового возмущения с помощью САЕсистемы
ANSYS. Приведена математическая модель расчёта полей распределения
давления рабочей жидкости в трубопроводе, напряжений, возникающих в
материале его стенки, её вибрации. Рассмотрены основные уравнения движения
рабочей жидкости и стенки трубопровода в дифференциальной форме, а также
их конечно-элементная дискретизация. Для практического освоения материала в
пособии даны контрольные вопросы.
Учебное пособие рекомендуется для студентов специальностей, учебный
план которых включает курсы «Акустика пневмо- и гидромашин», «САЕсистемы»,
«Основы метода конечных элементов».
УДК 621.226 (075)
ББК 34.447
ISBN 5-7883-0436-9
2
© Макарьянц Г. М., 2006
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2006
П
Р
И
О
Р
И
Т
Т
К
Е
Т
О
Н
Ы
Е
Н
А
Ц
И
О
А
Н
Л
Ь
Н
Ы
Е
П
Р
Е
Ы
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..........................................................................................................................4
1. Общие сведения о гидроприводах ............................................................................6
1.1 Основные понятия и определения .....................................................................6
1.2 Классификация гидроприводов..........................................................................8
1.3 Способы регулирования гидроприводов.........................................................10
1.4. Принципиальные схемы гидроприводов........................................................11
2. Основные элементы гидропривода.........................................................................15
2.1 Классификация элементов гидропривода .......................................................15
2.2 Трубопроводные элементы гидропривода ......................................................16
2.2.1 Особенности трубопроводных систем гидропривода............................16
2.2.2 Классификация трубопроводов ...............................................................17
2.2.3 Классификация основных видов нагрузок, испытываемых
трубопроводами .................................................................................................19
2.2.4 Соединения трубопроводов .....................................................................21
2.2.5 Задача виброакустического взаимодействия в трубопроводных
системах..............................................................................................................31
3. Математическая модель задачи виброакустического взаимодействия в
трубопроводных системах...........................................................................................32
3.1 Уравнения движения трубопроводной системы
в дифференциальной форме...................................................................................32
3.2 Применение метода конечных элементов к решению задачи
виброакустического взаимодействия ....................................................................43
4. Основные этапы конечно-элементного моделирования в программном
комплексе ANSYS........................................................................................................51
4.1 Типы конечных элементов, использующихся при моделировании ..............51
4.2 Технология моделирования..............................................................................55
4.3 Анализ результатов моделирования ................................................................57
5. Контрольные задачи и вопросы ..............................................................................62
Глоссарий......................................................................................................................65
Приложение 1. Вид базисных функций конечных элементов..................................68
Приложение 2. Пример программы расчёта напряжённо-деформированного
состояния трубопровода ..............................................................................................73
Список используемых источников..............................................................................78
3
Стр.3