1 問題描述

如下圖所示鋼制圓盤轉子結構，材料的彈性模量為200GPa，密度為7800kg/m3，泊松系數為0.3，長度分別為L1=0.2m，L2=0.3m，L3=0.5m，L4=0.3m，軸徑d=0.05m，圓盤半徑分別為R1=0.12m，R2=0.2m，R3=0.2m，厚度分別為t1=0.05m，t2=0.05m，t3=0.06m。軸的兩端為軸承支撐，垂直面上兩個方向的支撐剛度分別為8E6N/m和3E6N/m，暫不考慮阻尼的影響。求該轉子結構渦動頻率、振型、臨界轉速。

2 彈簧單元（COMBIN14）

COMBIN14單元可以模擬線性彈簧支撐，可考慮剛度和阻尼，但不能考慮變剛度和變阻尼的情況，并且不能考慮兩個支撐方向的交叉影響。本例子采用SOLID186實體建模，在Y和Z兩個方向的支撐位置添加彈簧約束，如下圖所示：

計算得到各階坎貝爾圖及臨界轉速如下：

3 軸承單元（COMBI214）

高版本中的COMBI214單元可以代替COMBI14單元，在支撐面僅需一個COMBI214單元就可提供兩個方向的支撐剛度，較COMBIN14單元方便，而且可以考慮更多的軸承特性，如兩個支撐方向的交叉項、隨轉速的變剛度和變阻尼特性等。本例子采用SOLID186實體建模，在支撐位置添加軸承約束，如下圖所示：

計算得到各階坎貝爾圖及臨界轉速如下：

4結果對比

從上面可以看出COMBIN14和COMBI214的結果完全一致，讀者可以根據不同的需要采用不同的單元來模擬軸承。對于該例子，可以將軸承剛度從10E10N/m降至10E3N/m以考察支撐剛度的影響，結果表明當水平和豎向支撐剛度為10E10N/m時，與剛性支撐結果幾乎相等，而剛度在10E7N/m以下時，結果有顯著變化。彈性支撐剛度相同時，阻尼對臨界轉速也有影響，當阻尼系數在10E-3以下時，基本接近無阻尼的結果，而大于10E-3時結果會發生顯著改變，甚至影響到模態結果。

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