一．概述
    Dynamics R4是一款高性能透平機械領域轉子結構集軟件、分析、設計和測試軟件，該軟件由Alfa-Tranzit公司在旋轉機械領域積累了超過50年的設計和服務工程經驗而設計。同時公司目前也是俄羅斯國內高性能透平機械領域轉子結構集軟件、分析、設計和測試于一身的工業行業領袖之一。擁有轉子動力學領域50年工程經驗的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程序系統設計的初衷是為了解決寬譜的線性與非線性態多軸轉子動力學問題。研究的對象是燃氣渦輪發動機、壓縮機、渦輪泵總成、發電廠、渦輪啟動機、渦輪放大器、齒輪等。DYNAMICS R4程序系統可以用在引擎設計、開發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：定義為一套數字測試設備，它能進行旋轉機械動力學參數的研究和優化，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模型準確的設計。

(2) 開發：所用代碼可以被應用于在實驗測試中和旋轉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。

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

(4) 研究活動和教育：研究人員和科學家可以創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程序系統設計的初衷是為了解決一個寬譜的線性與非線性態多軸轉子動力學問題。研究的對象是燃氣渦輪發電機、發電廠、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。DYNAMICS R4 程序系統可以用在航空引擎設計、開發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子裝置。

（2）高速的計算能力。

（3）數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）允許創建一個屬于自己的材料數據庫。

（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）多軸轉子結構的仿真、不限數量的軸和案例。

（2）子系統的空間位置（旋轉軸的自由度方向）-同軸、非聯合以及交叉。

（3） 模型的慣性、剛度、阻尼、負載等參數分析以及用戶定義的不同變化規律。

（4）不同的穩態和非穩態負載—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） 具有重量和靜態負載轉子系統的計算、計算具有不同傳動連接的多軸系統。

（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部分。

（7）具有任意齒輪系（螺旋、斜角）的多軸系統的仿真。

   

 

3. Dynamics R4的功能特點：

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

2  點轉子；

2  Jeffcott 轉子；

2  多質點轉子；

2  機匣-轉子系統；

2  雙軸發動機轉子；

2  多支撐渦輪轉子；

2  螺旋齒輪對模型；

2  齒輪系轉子

（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，用戶可以根據實際情況進行選擇。

2  滑動軸承支撐中的油膜力計算，根據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，用戶可以選擇系統默認或自行規定算法。例如，瞬態分析、模態分析、頻譜分析等均有算法與之相對應。

（4）豐富的轉子動力學分析功能

2  固有頻率和固有振型的計算

2  臨界轉速和振型的計算

2  轉子坎貝爾圖的繪制

2  瞬態響應計算

2  轉子瀑布圖

2  滑動軸承支承下的 Jeffcott 轉子分析實例

2  滾動軸承支撐下轉子分析實例

2  轉子系統中間隙的考慮實例

2  轉子機匣系統的分析實例

2  轉靜子碰摩導致的反向渦動分析

2  穩定性分析

2  渦輪機多支承軸系分析

2  主動磁力軸承

（5）數據后處理與輸出

Dynamics R4 具有專業的數據后處理功能：

2  可以用圖表處理包中的 Export Dialog，將數據轉換至 EXCEL 中，供其它軟件使用。

2  可以根據得到的位移曲線繪制三維圖譜。

2  對特定選擇數據進行標注，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

非旋轉和無阻尼的多軸轉子系統中橫向、軸向和扭轉振動的固有頻率和模式振型。連接橫向、軸向和扭轉振動中旋轉轉子系統的阻尼固有頻率和模式振型。

臨界速度／穩態圖譜、轉子非穩態閾值。

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、外部或內部摩擦以及非穩態閾值定義等要素的轉子系統的計算。

不同類徑向軸承的轉子系統的計算。

不同類非線性壓膜阻尼器的轉子系統的計算。

非線性滾動軸承的轉子系統的計算。

----- 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的代碼塊和單元

（4）來源于有限元（FEM）系統的超單元的輸入函數

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<