本发明属于ansys建模的，尤其涉及一种往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法。
背景技术：
1、往复式压缩机轴系扭转振动计算是曲柄连杆机构类产品开发、研制过程中至关重要的一项关键技术，一直是国内外研究的重点。往复式压缩机轴系扭转振动实际是对轴系进行的一种动力学分析。目前采用有限元分析软件进行轴系动力学分析主要有两种方法，一种是结构动力学分析方法，另一是多体动力学分析方法。受各种技术所限，目前多体动力学分析方法尚不适合进行往复式压缩机轴系扭转振动计算。本发明提出来的轴系扭振有限元模型构建方法，主要应用在采用“结构动力学分析方法”进行轴系扭转振动计算之中；在现有往复式压缩机轴系扭转振动有限元模型构建时，目前尚没有往复式压缩机轴系中的材料参数的设计模型或设计方案，导致该领域技术人员在后续的动力学分析中无法进行有效的分析和设计，本发明提出的建模方法不仅对各组合单元体的材料属性进行了明确，还解决了“对材料属性参数一一计算导致的计算量过大及模型构建效率低下”等问题。
技术实现思路
1、本发明实施例的目的是提供一种往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，主要解决了目前尚没有往复式压缩机轴系中的材料参数的设计模型或设计方案，导致该领域技术人员在后续的动力学分析中无法进行有效的分析和设计的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
3、本发明第一方面提供的一种往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，该方法包括如下步骤：
4、s10.根据往复式压缩机轴系各部分材料的特性，根据轴系几何模型将组合单元体划分为曲柄销、飞轮、电机转子及其他组合体单元等单元类型，并根据轴系各材料的特点获取单元类型的组合单元体的参数；其中，参数包括弹性模量e、泊松比v、材料密度；
5、其他组合单元提为往复式压缩机轴系中除各列曲柄销、飞轮及电机转子之外的所有组合单元体；
6、s20.根据轴系计算模型的大小及计算机配置等因素控制组合单元体网格划分的大小，对轴系几何模型进行有限元网格划分，完成有限元模型的构建。
7、进一步地，步骤s10中，弹性模量e为210000mpa；泊松比v为0.3。
8、进一步地，步骤s10中，曲柄销的密度ρi的表达式如下：
9、
10、其中：ρ为钢制材料的密度，单位为kg/m3；
11、cmi为压缩机第i列往复惯性质量，单位为kg；
12、crrmi为压缩机第i列连杆旋转惯性质量，单位为kg；
13、d3为曲柄销的直径，单位为mm；
14、ar1为曲柄销的过渡圆角半径，单位为mm；
15、i曲轴的列数，单位为i＝1～6；
16、ρi材料的密度，单位为t/mm3。
17、进一步地，步骤s10中，飞轮的密度的表达式如下：
18、ρ7＝kflρ×10-12；
19、其中：ρ为钢制材料的密度，单位为kg/m3；
20、kfl单位为转动惯量调整系数；
21、ρ7单位为材料的密度，t/mm3。
22、进一步地，步骤s10中，电机转子的密度ρ8的表达式为：
23、
24、其中：gd2为电机转子的gd2，单位为kg.m2,转动惯量
25、krot为转动惯量调整系数；
26、d、l为几何尺寸，单位为mm；
27、ρ8为电机转子材料的密度，单位为t/mm3。
28、进一步地，步骤s10中，其他组合体的单元的密度ρ9的表达式为：
29、ρ9＝ρ×10-12；
30、其中：ρ——为钢制材料的密度，kg/m3；
31、ρ9——材料的密度，t/mm3。
32、进一步地，步骤s20中，根据各组合单元体的材料属性，获取网格大小参变量，其中，参变量包括各列主轴承网格大小参变量esize_mainshift、各列曲柄销的网格大小参变量esize_crankpin、将列间连接轴的网格大小参变量esize_connectshift、将电机轴的网格大小参变量esize_motorshift、将飞轮和电机转子的网格大小参变量esize_rotor以及其余部分的网格大小参变量esize_crank；并根据网格大小参变量进行组合单元体网格划分。
33、进一步地，根据各组合单元体的材料属性，获取转动惯量调整系数参变量，包括飞轮的转动惯量调整系数参变量kfl以及电机转子的转动惯量调整系数参变量krot。
34、进一步地，以获取的组合单元体的单元类型、材料密度、网格大小参变量为基础参数值，添加至计算机程序的命令流中，建立轴系的有限元模型。
35、相比于现有技术中分别对每个部件建模后再进行装配的方式，本发明将往复式压缩机轴系的几何模型时，分别定义曲柄销、飞轮、电机转子及组合体单元的参数；并以此建立几何模型；其中，定义的参数包括弹性模量e、泊松比v、材料密度；组合体单元为往复式压缩机轴系中除各列曲柄销、飞轮及电机转子之外的所有组合体单元；在后续的轴系几何模型建模中，即使结构不相同，只需按照相应的定义指令，即可实现该结构的密度设定，大幅度提高往复式压缩机轴系参数化几何建模的工作效率，且本发明的有限元模型构建方法，将影响轴系动力学特性的活塞、十字头、连杆等柔性体，以等效质量的方式，通过定义不同曲柄销的密度实现轴系从多体动力学分析模型向轴系结构动力学分析模型的转化，从而实现了采用结构动力学方法进行轴系扭转振动的计算，大幅度缩短采用多体动力学方法进行压缩机轴系扭转振动数值仿真的求解时间。
1.一种往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s10中，弹性模量e为210000mpa；泊松比v为0.3。
3.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s10中，曲柄销的密度ρi的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s10中，飞轮的密度的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s10中，电机转子的密度ρ8的表达式为：
6.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s10中，其他组合体的单元的密度ρ9的表达式为：
7.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，步骤s20中，根据各组合单元体的材料属性，获取网格大小参变量，其中，参变量包括各列主轴承网格大小参变量esize_mainshift、各列曲柄销的网格大小参变量esize_crankpin、列间连接轴的网格大小参变量esize_connectshift、电机轴的网格大小参变量esize_motorshift、飞轮和电机转子的网格大小参变量esize_rotor以及其余部分的网格大小参变量esize_crank；并根据网格大小参变量进行组合单元体网格划分。
8.根据权利要求4或5任一项所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，根据各组合单元体的材料属性，获取转动惯量调整系数参变量，包括飞轮的转动惯量调整系数参变量kfl以及电机转子的转动惯量调整系数参变量krot。
9.根据权利要求1所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，以获取的组合单元体的单元类型、材料密度、网格大小参变量为基础参数值，添加至计算机程序的命令流中，建立轴系的有限元模型。
10.根据权利要求7所述的往复式压缩机轴系扭振有限元模型构建方法，其特征在于，组合单元体网格划分包括：
