COMSOL轉(zhuǎn)子動力學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：Blinder 創(chuàng)建時間：2019-09-12
COMSOL轉(zhuǎn)子動力學(xué)的視頻教程
基于workbench的jeffcott轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
針對初學(xué)者快速學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)子動力學(xué)仿真分析，包括模態(tài)分析、臨界轉(zhuǎn)速分析和不平衡響應(yīng)分析。軟件采用的是Ansysworkbench2023R1版本，提供學(xué)習(xí)用的源文件。
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COMSOL轉(zhuǎn)子動力學(xué)的實例教程
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機械，如渦輪機、電機等，在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。
那么如何進行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉(zhuǎn)速，如下所示：
第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質(zhì)量點來計算。
第二種為三維實體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對稱模型，所以默認的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質(zhì)量點。
第三種為ANSYS workbench中新功能，概念模型，建立二維的截面模型來代替三維模型，計算量能夠顯著的減少，加快計算速度，但是結(jié)果并沒有差別。
本次流程以第三種方式來展示仿真分析的流程方法，基本操作過程三種近似相同。分析模塊是采用模態(tài)分析來進行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態(tài)分析模塊，設(shè)置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現(xiàn)對稱的設(shè)置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠端點等選項.
設(shè)置好之后在對稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨有的一種簡化方法，可以使用二維平面表示三維物體，簡化計算量.
表示二維軸對稱的操作方式的選項如下圖所示，設(shè)置坐標(biāo)和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 具體命令流如下：
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
展開 旋轉(zhuǎn)和靜止部件之間的接觸
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以往的轉(zhuǎn)子動力學(xué)建模和分析主要是針對地面旋轉(zhuǎn)機械的，并假設(shè)基礎(chǔ)（支承）的剛性足夠大且是固定不動的，但對如航空發(fā)動機等機動運動的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和對一些支承剛度較小的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，這種假設(shè)顯然是不太合理。如對機動飛行中的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的建模和分析，還應(yīng)計入空間運動的影響。此類問題雖然研究的難度大，但由于對國民經(jīng)濟發(fā)展具有較大的促進應(yīng)用， 應(yīng)成為今后研究的重點。
隨著電力、航空、石化等工業(yè)的快速發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機械向著高轉(zhuǎn)、重載、輕型化和自動化方向發(fā)展，這對轉(zhuǎn)子動力學(xué)發(fā)展提出了更高的任務(wù)，如旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計，轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)振動的主動控制，轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)振性、不平衡相應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)，非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速分析計算等，都已經(jīng)成為了轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究的重要課題。
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展開 ** generate response graphs
/post26
nsol,2,5,U,X,UXdisk
prod,3,2,2
nsol,4,5,U,Y,UYdisk
prod,5,4,4
add,6,3,5
sqrt,7,6,,,Ampl_At_Disk
/axlab,y,Displacement (m)
plvar,7
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
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COMSOL轉(zhuǎn)子動力學(xué)的最新內(nèi)容
轉(zhuǎn)子動力學(xué)中相位檢測的重要作用
相位測量在旋轉(zhuǎn)機械的單面或多面平衡中至關(guān)重要。相位變化率尤為重要，因為它可能預(yù)示著臨界轉(zhuǎn)速的存在，通過相位變化率可以推斷出特定模式的放大系數(shù)或?qū)?shù)減量。在燃氣輪機、航天飛機氧泵和氫泵等復(fù)雜機械中，相位參考標(biāo)記的設(shè)置尤為關(guān)鍵。若無相位信號，則無法確定總振動中同步振動分量與外部或次同步振動分量的占比。因此，利用時序標(biāo)記可以追蹤振幅和相位，從而確定臨界轉(zhuǎn)速、放大系數(shù)以及實現(xiàn)平衡校正
MSC Nastran具備靜力學(xué)、動力學(xué)、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結(jié)構(gòu)分析功能，在航空航天、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。
轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析功能自從2004年引入MSC Nastran以來，幾乎每年都會在此方面添加大量的新功能[1]。本篇內(nèi)容就對近幾年MSC Nastran在轉(zhuǎn)子動力學(xué)方面若干主要的新功能以及行業(yè)內(nèi)相關(guān)的應(yīng)用進行簡要的總結(jié)和介紹。
主要包含如下幾個部分：
前言：Comsol是優(yōu)秀的多物理場仿真軟件，用來模擬單個物理場、以及耦合多個物理場。用戶可以在Comsol中任意組合使用物理場模塊，無論模擬哪個工程領(lǐng)域的問題或是哪種特定的物理現(xiàn)象，都可以在同一個軟件界面中，使用相似的操作流程進行分析。Comsol主要有結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、化工、流體、傳熱、電磁模塊等，本次仿真主要采用其中的多體動力學(xué)模塊進行剛?cè)狁詈戏治觥６囿w動力學(xué)模塊是進行多物理場耦合的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)模塊
摘 要：為了研究軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響，基于流固耦合理論，采用ANSYS-CFX和ANSYS-Workbench，對4種軸承剛度方案下的環(huán)保泵固有頻率、模態(tài)振型、臨界轉(zhuǎn)速及諧響應(yīng)進行了求解和對比分析。計算結(jié)果表明：模態(tài)振型在不同支承剛度下表現(xiàn)為同相振型，以水平擺動為主。當(dāng)軸承剛度從2.6×105N/mm增加到2.6×106N/mm時，轉(zhuǎn)子固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速均明顯增加，而當(dāng)軸承剛度從
不平衡響應(yīng)分析在轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析中非常重要，它提供給我們兩個信息，一個是峰值轉(zhuǎn)速的大小，也稱作臨界轉(zhuǎn)速，另一個信息是過臨界時轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)。
對于基于一維梁單元的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡響應(yīng)，在ANSYS WORKBENCH中一般是使用Harmonic Response模塊進行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實現(xiàn)的。當(dāng)選擇打開科氏效應(yīng)（coriolic effect)時，
除了一些轉(zhuǎn)子動力學(xué)專業(yè)軟件（比如SAMCEF ROTOR,DYROBES,MADYN2000等）以外，大型綜合軟件比如MSC NASTRAN、ANSYS也可以用于轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性計算，常見的臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計算均可計算。
ANSYS經(jīng)典版本可滿足臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計算。一般使用一維模型計算，比如轉(zhuǎn)子使用BEAM188梁單元，軸承使用combi214
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機械，如渦輪機、電機等，在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速
數(shù)模
坎貝爾圖
在機械中，定軸轉(zhuǎn)動和平移是最常見的運動形式，而其中定軸轉(zhuǎn)動則出現(xiàn)的頻率更高。
對于定軸轉(zhuǎn)動而言，當(dāng)軸上安裝的齒輪，鏈輪等存在偏心時，出現(xiàn)動反力，導(dǎo)致振動，產(chǎn)生噪聲，降低了軸承的壽命。尤其當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速增加接近軸的臨界轉(zhuǎn)速時，軸可能會共振而斷裂。因此在機械設(shè)計中，這類問題有著重要的地位。
這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。
轉(zhuǎn)子動力學(xué)的瞬態(tài)分析支持完全法和模態(tài)疊加法（模態(tài)分析必須為QRDAMP法）。完全法采用NR不對稱矩陣求解（NROPT,UNSYM）。
若轉(zhuǎn)速是變化的（如啟動過程），則不支持模態(tài)疊加法，因為這種情況的每個頻率步必須重新計算回轉(zhuǎn)矩陣，只有完全法可用。
1.問題描述
一個簡單的簡支轉(zhuǎn)子模型：剛性盤位于其長度的1/3處，軸承位于其長度的2/3處。在剛性圓盤處作用一不平衡質(zhì)量，不平衡質(zhì)量為0.1g
