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隨著傳統能源的日益枯竭，液力耦合器作為國家大力推廣的節能產品，其在刮板輸送機上得到了廣泛的應用。由于煤礦井下環境特殊，用水作為介質代替傳統的礦物油，必將在煤機領域有很廣的市場前景。水介質限矩型液力耦合器主要依靠泵輪和渦輪在旋轉時帶動水旋轉，進而傳遞動力，因此它能夠安全可靠的運行主要依賴于泵輪和渦輪結構的合理性，而其結構的合理性主要表現為其抵抗振動和強度的能力。作為液力耦合器傳遞動力的關鍵元件，渦輪和泵輪擔任著液體動能與機械能轉換的重要角色。對渦輪和泵輪的應力狀態分析是設計葉輪過程中必不可少的環節，因此葉片的應力計算準確與否對葉輪的有限元分析有十分重要的影響。
有限元模型包括節點、單元、材料屬性、約束和載荷，其中網格劃分是比較重要的環節之一，它決定著求解結果的精確性。在有限元程序中，有限元的網格是由程序自動完成的。ANSYS軟件對網格的劃分有兩種：1)自由劃分網格(Free Meshing)自由網格劃分法對于單元形狀無限制，內部節點位置比較隨意。其在體上可自動生成四面體網格。因為渦輪和泵輪模型均不規則，故在此選用自由網格劃分法。2)映射網格劃分(Mapped Meshing)。映射網格劃分法生成的單元形狀比較規則，它必須包含六面體、五面體或四面體單元，在相對的面和邊上所定義的單元劃分數必須相等。該方法對于復雜邊界模擬能力較自由劃分網格差，如果要采用循環對稱法計算，則采用六面體單元，必須采用映射分網。由于耦合器渦輪和泵輪葉片的形狀均比較簡單，因此可以對葉片進行映射網格劃分，在有限元分析軟件ANSYS的前處理模塊中，直接讀人葉片實體。由于葉片與葉輪內緣相連接處容易發生斷裂，因此對葉片進行網格劃分時，也用六面體實體單元劃分，這樣可以保證計算結果的可靠性，選用8節點SOLD45號實體單元對葉片進行網格劃分，形成葉片的有限元模型，從List下查看到渦輪葉片模型共有單元8963個，節點37060個；泵輪葉片模型共有單元8963個，節點37060個，劃分好網格的葉片模型如圖所示。
1)自由度約束(DOF constraint)—將給定某一面來限制其相對運動。如結構分析中約束被指定位移和對稱邊界條件。2)表面載荷(Surface Loads)—作用在物體表面的分布載荷，結構分析中為壓力。3)力(Force)—為施加于模型節點或關鍵點的集中載荷。在結構分析中被指定為力和力矩。4)慣性載荷(Inertia loads)—物體慣性引起的載荷。結構分析中為重力加速度、角速度和角加速度等。5)體積載荷(Body loads)—為體載荷或場載荷，結構分析中為溫度。6)耦合場載荷(coupled-Fieldloads)—指從一種分析得到的結果用作另一種分析的載荷。載荷可以施加到幾何實體模型或者有限元模型上，其優缺點如表所示。對于上述兩種加載方式，考慮到葉片模型簡單，本研究采用的是將載荷施加在液力耦合器葉片的有限元模型上的方案。載荷主要包括位移約束、葉片表面液體壓力、離心力、重力。液力耦合器流道內水流作用在葉片上，形成了耦合器葉片和葉輪內壁的表面載荷，因此，需要確定葉片和葉輪內壁上水的壓力的分布情況，根據前面介紹的壓力分布公式，采用有限元分析軟件中的函數加載方法，將壓力值加載到模型網格劃分的節點上實現水流壓力的準確加載。
ANSYS提供了三個求解器用于一般求解，即波前求解器(Frontalsolver)和PCG求解器(PCGsolver)(共扼梯度，或者“Powe求解器”)。稀疏矩陣求解器(Sparsesolver)也可以使用，主要用于非線性問題。波前求解器為ANSYS軟件默認的方法，波前求解器應用的場合為非線性分析或內存受到限制；PCG求解器應用于單場問題中；稀疏矩陣直接求解器在要求穩定性、求解速度和非線性分析時，其迭代速度很慢；預置條件共扼梯度求解器用于實體單元的較復雜模型。由于受計算機內存限制，本次計算時采用波前求解器進行求解，求解結果顯示了節點的變化值。
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