一．概述
    Dynamics R4是一款高性能透平機械領域轉(zhuǎn)子結構集軟件、分析、設計和測試軟件，該軟件由Alfa-Tranzit公司在旋轉(zhuǎn)機械領域積累了超過50年的設計和服務工程經(jīng)驗而設計。同時公司目前也是俄羅斯國內(nèi)高性能透平機械領域轉(zhuǎn)子結構集軟件、分析、設計和測試于一身的工業(yè)行業(yè)領袖之一。擁有轉(zhuǎn)子動力學領域50年工程經(jīng)驗的Alfa-Tranzit有限公司為不同渦輪機械制造商提供領先的服務。憑借Dynamics R4的軟件，該公司專注于仿真咨詢的課題、進行分析以及針對每一個個例提供解決方案。R4程序系統(tǒng)設計的初衷是為了解決寬譜的線性與非線性態(tài)多軸轉(zhuǎn)子動力學問題。研究的對象是燃氣渦輪發(fā)動機、壓縮機、渦輪泵總成、發(fā)電廠、渦輪啟動機、渦輪放大器、齒輪等。DYNAMICS R4程序系統(tǒng)可以用在引擎設計、開發(fā)和操作的不同平臺上。它也可以用于基于振動診斷的仿真。

二．Dynamics R4軟件介紹

1. DYNAMICS R4軟件為客戶提供幾個方面的服務工作

(1) 設計：定義為一套數(shù)字測試設備，它能進行旋轉(zhuǎn)機械動力學參數(shù)的研究和優(yōu)化，憑借各種各樣的結構模擬單元和友好界面極其方便于系統(tǒng)模型準確的設計。

(2) 開發(fā)：所用代碼可以被應用于在實驗測試中和旋轉(zhuǎn)機械操作期間引起的震動問題的模擬，模擬的結果可以解釋損壞過程的細節(jié)。

(3) 基于診斷學的建模：非穩(wěn)態(tài)和非線性方法允許不同系統(tǒng)動力學響應的模擬，所以這就使得無需大量昂貴具體實驗也能通過創(chuàng)建基于診斷算法的計算解決實際問題變得現(xiàn)實。

(4) 研究活動和教育：研究人員和科學家可以創(chuàng)建他們自己的單元去模擬非線性影響，這個新的單元可以被集成在Dynamics R4中。代碼可以被用于轉(zhuǎn)子動力學科目的教學和解決教育過程中的案例分析以及實驗室實踐的輔助。學生也可以使用S/W用于自學過程。

三．Dynamics R4

Dynamics R4程序系統(tǒng)設計的初衷是為了解決一個寬譜的線性與非線性態(tài)多軸轉(zhuǎn)子動力學問題。研究的對象是燃氣渦輪發(fā)電機、發(fā)電廠、空氣壓縮機，起重機、渦輪膨脹機、渦輪泵總成，以及各種齒輪傳動系統(tǒng)。DYNAMICS R4 程序系統(tǒng)可以用在航空引擎設計、開發(fā)和操作的不同平臺上。它也可以用于基于振動診斷的仿真。

1. DYNAMICS R4總體特點：

（1）豐富多樣的標準線性和非線性單元用于仿真復雜轉(zhuǎn)子裝置。

（2）高速的計算能力。

（3）數(shù)值積分的自動時間推進策略。

（4）多種對于結果可視化的方式。

（5）允許創(chuàng)建一個屬于自己的材料數(shù)據(jù)庫。

（6）多于50種分別來源于不同出版物、論文、手冊和教材的模型和解決方案的案例。

2. 功能介紹：

（1）多軸轉(zhuǎn)子結構的仿真、不限數(shù)量的軸和案例。

（2）子系統(tǒng)的空間位置（旋轉(zhuǎn)軸的自由度方向）-同軸、非聯(lián)合以及交叉。

（3） 模型的慣性、剛度、阻尼、負載等參數(shù)分析以及用戶定義的不同變化規(guī)律。

（4）不同的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)負載—非平衡、簡諧負載、周期性負載、脈沖負載、任意負載等、氣動負載。

（5） 具有重量和靜態(tài)負載轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的計算、計算具有不同傳動連接的多軸系統(tǒng)。

（6）通過組件模式合成到FEM（NASTRAN,ABACUS,ANSYS等）程序里進而仿真動力系統(tǒng)部分。

（7）具有任意齒輪系（螺旋、斜角）的多軸系統(tǒng)的仿真。

   

 

3. Dynamics R4的功能特點：

（1）多類型轉(zhuǎn)子參考模型：軟件中提供的多種轉(zhuǎn)子基本模型可以用來組裝或更改參數(shù)分析。

2  點轉(zhuǎn)子；

2  Jeffcott 轉(zhuǎn)子；

2  多質(zhì)點轉(zhuǎn)子；

2  機匣-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；

2  雙軸發(fā)動機轉(zhuǎn)子；

2  多支撐渦輪轉(zhuǎn)子；

2  螺旋齒輪對模型；

2  齒輪系轉(zhuǎn)子

（2）豐富的非線性支承單元、載荷和約束單元：軟件中提供了多種載荷、約束和非線性支撐單元，用戶可以直接調(diào)用。

2  正交剛度支撐單元；

2  非線性剛度支撐單元；

2  滑動軸承單元；

2  滾動軸承單元；

2  擠壓油膜阻尼器單元；

2  間隙單元；

2  軸向載荷單元；

2  端部約束單元；

2  梁單元、盤單元；

2  質(zhì)點單元

（3）全面的可選擇的假設與理論：軟件中綜合考慮了不同用戶的需求，在分析理論方面采用的不同理論并行的設計原則，用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇。

2  滑動軸承支撐中的油膜力計算，根據(jù)情況不同可分為長軸承理論和段軸承理論，對油膜的考慮分為全油膜（2π油膜）和半油膜（π油膜）兩種假設。

2  擠壓油膜阻尼器的油膜力計算過程中，需要考慮端部密封和打開兩種情況，也即長短軸承理論，油膜也許考慮全膜和半膜兩種情況，軟件中都有選項可供用戶選擇。

2  對于不同的數(shù)值計算類型，軟件中編制了不同的運算算法，用戶可以選擇系統(tǒng)默認或自行規(guī)定算法。例如，瞬態(tài)分析、模態(tài)分析、頻譜分析等均有算法與之相對應。

（4）豐富的轉(zhuǎn)子動力學分析功能

2  固有頻率和固有振型的計算

2  臨界轉(zhuǎn)速和振型的計算

2  轉(zhuǎn)子坎貝爾圖的繪制

2  瞬態(tài)響應計算

2  轉(zhuǎn)子瀑布圖

2  滑動軸承支承下的 Jeffcott 轉(zhuǎn)子分析實例

2  滾動軸承支撐下轉(zhuǎn)子分析實例

2  轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中間隙的考慮實例

2  轉(zhuǎn)子機匣系統(tǒng)的分析實例

2  轉(zhuǎn)靜子碰摩導致的反向渦動分析

2  穩(wěn)定性分析

2  渦輪機多支承軸系分析

2  主動磁力軸承

（5）數(shù)據(jù)后處理與輸出

Dynamics R4 具有專業(yè)的數(shù)據(jù)后處理功能：

2  可以用圖表處理包中的 Export Dialog，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至 EXCEL 中，供其它軟件使用。

2  可以根據(jù)得到的位移曲線繪制三維圖譜。

2  對特定選擇數(shù)據(jù)進行標注，處理。

2  軟件支持特定格式的輸出接口，可以同其他軟件互相對接

——線性動力學的總體問題

非旋轉(zhuǎn)和無阻尼的多軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率和模式振型。連接橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)振動中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的阻尼固有頻率和模式振型。

臨界速度／穩(wěn)態(tài)圖譜、轉(zhuǎn)子非穩(wěn)態(tài)閾值。

固有頻率圖譜／臨界速度圖譜。

平衡響應／重量和任意負載因素造成的靜態(tài)偏差。

——非線性動力學的總體問題

具有間隙、完全或部分摩擦、外部或內(nèi)部摩擦以及非穩(wěn)態(tài)閾值定義等要素的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的計算。

不同類徑向軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的計算。

不同類非線性壓膜阻尼器的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的計算。

非線性滾動軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的計算。

----- 這些仿真單元中，有兩大類特色單元，線性和非線性單元，這些單元的組成

線性單元：

（1）Alford力單元

（2）Wachel力單元

（3）用于計算帶齒輪的軸系統(tǒng)的代碼塊和單元

（4）來源于有限元（FEM）系統(tǒng)的超單元的輸入函數(shù)

非線性單元

（1）間隙單元（彈性阻尼橫向約束單元）

（2）徑向軸承單元

（3）壓膜阻尼單元

（4）滾動軸承單元

（5）主動磁軸承支撐單元／地震激發(fā)<