COMSOL轉子動力學的案例
轉子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉子動力學 臨界轉速 軸承
轉子動力學ansys仿真流程方法
工程中的回轉機械，如渦輪機、電機等，在運轉時經常由于轉軸的彈性轉子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當轉速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉子發(fā)生激烈振動的特定轉速稱為臨界轉速。工程師要做的就是查找轉子系統(tǒng)的臨界轉速，從而將系統(tǒng)修改轉速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉速。
要獲取臨界轉速，那么ansys軟件就可以根據模型來計算臨界轉速。理論狀態(tài)下轉子系統(tǒng)包括：轉軸、轉軸上的圓盤、兩側軸承以及不平衡的質量，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，設置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現(xiàn)對稱的設置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠端點等選項.
設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，設置坐標和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 轉子動力學 | 模態(tài)分析 附轉子動力學鐘一諤下載
旋轉和靜止部件之間的接觸
下載地址：轉子動力學鐘一諤下載
轉子動力學的簡介及其發(fā)展 附轉子動力學顧家柳下載
以往的轉子動力學建模和分析主要是針對地面旋轉機械的，并假設基礎（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子系統(tǒng)和對一些支承剛度較小的轉子系統(tǒng)，這種假設顯然是不太合理。如對機動飛行中的航空發(fā)動機轉子系統(tǒng)的建模和分析，還應計入空間運動的影響。此類問題雖然研究的難度大，但由于對國民經濟發(fā)展具有較大的促進應用， 應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，旋轉機械向著高轉、重載、輕型化和自動化方向發(fā)展，這對轉子動力學發(fā)展提出了更高的任務，如旋轉機械的轉子動力學優(yōu)化設計，轉子—軸承系統(tǒng)振動的主動控制，轉子—軸承系統(tǒng)振性、不平衡相應、瞬態(tài)響應，非線性轉子動力學，對轉子系統(tǒng)的臨界轉速分析計算等，都已經成為了轉子動力學研究的重要課題。
下載地址：轉子動力學顧家柳
展開 轉子動力學系列（六）：考慮預應力的轉子動力學分析 ￥29
具體命令流如下：
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)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
展開 
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉子動力學分析 ￥99
** 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
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)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
展開 基于ANSYS APDL 轉子動力學建模及動力學分析，包括坎貝爾圖，瞬態(tài)分析等 ￥15
模型
坎貝爾圖
瞬態(tài)分析某點的軌跡圖
附件包括：轉子的建模文件zhu1，及轉子動力學模態(tài)、考慮預應力的轉子動力及瞬肪分析的命令流doc文件。
Siemens PLM Software轉子動力學與柔性體機構動力學 仿真研討會
會議時間：7月26日 北京 / 7月28日 西安
會議亮點：
? 具有30多年歷史的全球最成熟轉子動力學與柔性體機構動力學分析解決方案
? 業(yè)界最強大的轉子動力學與柔性體機構動力學建模和分析能力
? 國內外眾多廠商經典案例，比利時轉子動力學專家主講
報名截止日期：7月22日
費用: 免費
主講人：Patrick Morelle博士
主講人簡介：Patrick Morelle博士，1980年畢業(yè)于比利時列日大學物理學系，1980-1987年間在列日大學力學系擔任助理教授職務，1987年獲結構機械學博士學位。1989年加入Siemens PLM Software，擔任優(yōu)化及結構動力學研發(fā)組長。1997年起兼任巴黎達芬奇大學中心（Pole Universitaire Leonard de Vinci）榮譽教授及院長職務。2000年起任LMS SAMTECH公司德國辦事處總經理，目前負責Samcef Rotors和Samcef Mecano在全球的市場推廣工作。
會議信息：
具體信息及報名方法見附件。
Samcef邀請函-7.26北京-7.28西安.doc
展開 轉子動力學-03三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元）
01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態(tài)），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態(tài)分析
一階彎曲
二階彎曲
三階彎曲
四階彎曲
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
solid.zip
06 如需更多細節(jié)，請聯(lián)系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
ANSYS Workbench 轉子動力學：單盤轉子臨界轉速
轉子是各種轉動機械中轉動部件的力學通稱。轉子動力學是一門應用性學科，它研究轉子的各種動力學特性和動力學現(xiàn)象，是轉動機械動力學問題的核心內容。主要研究轉子-支承系統(tǒng)在旋轉狀態(tài)下的振動、平衡和穩(wěn)定性的問題，尤其是研究接近或超過臨界轉速運轉狀態(tài)下轉子的橫向振動問題。轉子是渦輪機、電機等旋轉式機械中的主要旋轉部件。
轉子動力學的研究內容主要有以下5個：
臨界轉速
通過臨界轉速的狀態(tài)
動力響應
動平衡
轉子穩(wěn)定性
常用術語：
陀螺效應——重力對高速旋轉中的陀螺產生的對支撐點的力矩不會使其發(fā)生傾倒，而發(fā)生小角度的進動。此即陀螺效應。一言以蔽之，就是物體轉動時的離心力會使自身保持平衡，重力的作用與離心力相比已變得不值一提了。大家如果玩過陀螺就會知道，陀螺在地上旋轉時軸會不斷地扭動，這就是進動。 簡單來說，陀螺效應就是旋轉的物體有保持其旋轉方向（旋轉軸的方向）的慣性。
渦動——轉子正常的旋轉也包含了渦動的概念。例如在不平衡力矩作用下，轉軸發(fā)生撓曲變形，轉軸一方面繞其自身軸線自轉，另一方面繞靜平衡位置公轉，此時轉軸的運動實際上是兩種運動的合成。一種是轉軸繞其軸線的定軸轉動，轉動角速度就是旋轉速度w；另一種則是變形的軸線繞其靜平衡位置的空間回轉，回轉角速度仍然是w，后一種的回轉運動就是渦動。
臨界轉速——轉動系統(tǒng)中轉子各微段的質心不可能嚴格處于回轉軸上，因此，當轉子轉動時，會出現(xiàn)橫向干擾，在某些轉速下還會引起系統(tǒng)強烈振動，出現(xiàn)這種情況時的轉速就是臨界轉速。臨界轉速和轉子不旋轉時橫向振動的固有頻率相同，也就是說，臨界轉速與轉子的彈性和質量分布等因素有關。對于具有有限個集中質量的離散轉動系統(tǒng)，臨界轉速的數(shù)目等于集中質量的個數(shù)；對于質量連續(xù)分布的彈性轉動系統(tǒng)，臨界轉速有無窮多個。
展開 轉子動力學-02雙圓盤轉子的臨界轉速（梁單元+質點單元）
01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態(tài)），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態(tài)分析。
一階彎曲
二階彎曲
三階彎曲
四階彎曲
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
beam and mass 2.zip
06 如需更多細節(jié)，請聯(lián)系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
轉子動力學-01單圓盤轉子的臨界轉速（梁單元+質點單元）
01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態(tài)），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態(tài)分析。
一階彎曲
二階彎曲
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
beam mass.zip
轉子動力學系列（七）：帶支承結構的復雜轉子分析 ￥49
1 問題描述
如下圖所示的轉子和支承結構，材料的彈性模量為200GPa，密度為7800kg/m3，泊松系數(shù)為0.3，支承結構與轉子之間為軸承支撐，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。求該轉子系統(tǒng)的渦動頻率、振型、臨界轉速。
轉子系統(tǒng)有限元模型
2 結果分析
對于該復雜的轉子結構，采用SOLID186單元來模擬，支承結構與轉子之間在徑向采用COMBI214來模擬軸承、在軸向采用COMBIN14來約束軸向的位移。由于考慮了支承結構，振動模態(tài)較單純的轉子結構豐富，如支承結構本身的振動模態(tài)、支承與轉子結構同時振動的模態(tài)等，也會出現(xiàn)較多與轉速無關的振動模態(tài)。與渦動無關的振動，在坎貝爾圖上會出現(xiàn)某些無“FW”或“BW”標志的頻率曲線。
不考慮支承結構的結果如下：
有支承結構的結果如下：
有支承結果的振型模態(tài)更豐富：
3 分析過程
首先把轉子結構的體選擇上，用Named Selections命名為rotor。
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)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
展開 案例14-基于Nelson-Vaugh轉子代表模型的軸組件轉子動力學
案例14-基于Nelson-Vaugh轉子代表模型的軸組件轉子動力學
轉子動力學在確定臨界速度和最終設計能夠承受極端振動的轉動結構中扮演重要的地位。本案例演示了使用Nelson-Vaugh轉子模型的轉子動力學分析應用。
使用3D實體模型的2D軸對稱代表模型來做轉子動力學分析。2D軸對稱模型的分析結果與全3D模型的結果進行對比。
主要演示了下列概念和技術：
? 3D幾何體的軸諧網格
? 圓盤和軸承建模
? 旋轉結構中的陀螺效應及模態(tài)分析
? 坎貝爾表分析
? 臨界速度的確定
? 非平衡響應分析
? 軌道繪制
? 2D軸對稱模型的性能好處
介紹
旋轉機械（如蒸汽或燃氣輪機、渦輪發(fā)電機、內燃機、電機和磁盤驅動器）會產生慣性效應，可以對其進行分析，以改進設計并降低故障的可能性。旋轉設備設計的當前趨勢聚焦在提高速度，這增加了由振動引起的操作問題。在較高轉速下，旋轉部件的慣性效應必須一致地表示出來，以準確預測轉子行為。
旋轉結構中的慣性效應通常是由振動轉子旋轉時的精確運動引入的陀螺力矩引起的。隨著旋轉速度的增加，作用在轉子上的陀螺力矩變得至關重要。在設計層面不考慮的慣性效應可能導致軸承和支撐結構損壞。為了理解振動轉子的穩(wěn)定性，考慮軸承剛度、支撐結構柔性和阻尼特性也很重要。
在接下來的章節(jié)中，將詳細介紹旋轉結構的建模細節(jié)和分析過程。通常情況下，從CAD獲得的3-D模型可直接用于分析；然而，3-D模型會產生大量的節(jié)點和元素模型。該示例演示了如何從三維模型中提取平面二維模型，該模型可以使用更少的節(jié)點和元素進行分析。比較了二維和三維模型分析的易用性、準確性和性能。
模型描述
該問題的模型是Nelson Vaugh轉子的三維幾何模型，如下圖所示。
展開 轉子動力學-04三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元，彈性支承）
01 模型和網格見附件
02 定義約束，定義為彈性支承，
03 進行模態(tài)分析
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
06 如需更多細節(jié)，請聯(lián)系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solid2.zip
轉子動力學-06三圓盤轉子的不平衡響應（諧響應分析）
01 模型和網格見附件
02 定義約束，定義為軸承支承，約束繞軸旋轉自由度
03 施加不平衡激勵
04 查看位移頻響
solidb.zip
如需更多細節(jié)，請聯(lián)系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
