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，軸承的動力特性隨著轉速變化見下表。求該轉子結構渦動頻率、振型、臨界轉速。

假定軸承剛度為轉速（rad/s）的非線性函數，但阻尼不隨著轉速而改變（變阻尼的方法與變剛度一樣）。

2 結果對比

采用BEAM188單元模擬轉子結構，COMBI214模擬軸承。分別用ANSYS APDL和ANSYS Workbench模擬該例子作對比，可以看出APDL和Workbench的結果是一致的。

APDL結果

Workbench結果

3 APDL模擬過程

當軸承的動力特性隨轉速變化時，必須采用COMBI214單元來模擬軸承，COMBI214單元的實常數采用表數組定義，注意定義表數組的變量名項（VAR1）需為“OMEGS”，以表明數組隨著轉速而改變。具體命令流如下：

*dim,k11,table,7,1,1,omegs

k11(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s

k11(1,1)=1.6e6,2.0e6,4.8e6,8.8e6,1.3e7,1.8e7,2.3e7 !N/m

*dim,k22,table,7,1,1,omegs

k22(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s

k22(1,1)=2e6,3e6,6e6,1.1e7,1.7e7,2.3e7,3e7 !N/m

*dim,k12,table,7,1,1,omegs

k12(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s

k12(1,1)=-2e4,-2.4e4,-6.8e4,-1.2e5,-1.9e5,-2.6e5,-3.6e5 !N/m

*dim,k21,table,7,1,1,omegs

k21(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s

k21(1,1)=0.6e4,4e4,1e5,1.7e5,2.5e5,3.4e5,4.3e5 !N/m

r,2,%k11%,%k22%,%k12%,%k21%,2e3,5e3

rmore,-4e3,3e3

4 Workbench模擬過程

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轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態轉子動力學分析

轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速

轉子動力學系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應用

轉子動力學系列（七）：帶支承結構的復雜轉子分析

轉子動力學系列（六）：考慮預應力的轉子動力學分析

轉子動力學系列（五）：隨轉速變剛度和變阻尼的模擬

轉子動力學系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）

轉子動力學系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）

轉子動力學系列（二）：不平衡響應分析

轉子動力學系列（一）：臨界轉速與坎貝爾圖