ansys 軸承單元的案例
轉子動力學系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214） ￥39
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
展開 轉子動力學-05三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元，滾動軸承）
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 進行模態分析
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，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solidb.zip
基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細化分析（含各參數解釋） ￥25
2、改網格模型，改成自己對應的網格模型，網格用ansys，hypermesh，ansa等前處理軟件都沒問題。
3、改材料參數，改成你想要的徐變模型，對著規范或者是你做出來的試驗擬合曲線。
以上即可實際應用。
ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結構單元與材料應用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進行以下工作：
仔細閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數、單元關鍵項和載荷考慮；
了解單元的輸出數據；
下載地址：ansys結構單元與材料應用手冊
Ansys Mechanical | SKF開發自動化應用程序大幅簡化軸承仿真分析
本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》
眾所周知，螺母和螺栓在一起能夠用于緊固部件，但讓部件保持運動的大功臣則是軸承。在機械工程中，軸承是幫助平衡運動和減少運動部件之間產生摩擦的機器元件。例如，軸承可以控制部件的線性運動或繞軸旋轉，還可以通過控制影響部件的矢量來防止運動。
如此纖小的元件竟有如此強大的功能，因此軸承計算無疑是機械設計中最具挑戰性的領域之一：精度至關重要。為了實現整體設計的成功，必須對軸承進行精確建模。但要獲得各種各樣的軸承特性和幾何細節，對于工程師和設計人員來說并不容易。
作為全球領先的軸承制造商，SKF利用SKF Bearing開發了一款解決方案，這是一個免費的應用編程接口（API），通過提供對10,000多種軸承型號的準確剛度數據的訪問，能夠簡化軸承選擇、分析和仿真的繁瑣過程。
SKF Bearing為嵌入到Ansys Mechanical中使用而設計，可在結構有限元分析（FEA）期間使軸承選擇過程變得簡單和自動化，因此無論初學者還是專家，所有用戶都能輕松進行仿真。
準確、自動地選擇軸承
SKF總部位于瑞典，并在全球各地設有辦事處。該公司提供的解決方案可用于減少摩擦和二氧化碳（CO2）排放，同時提升機器的正常運行時間和性能。
展開 ANSYS復合材料施加軸承載荷
我用acp模塊創建的復材實體模型，在瞬態分析模塊里想施加軸承載荷，但是點選作用面后不能添加
ANSYS-球軸承-接觸力學
滾動軸承由軸承內圈、外圈和滾珠組成，以樣本軸承為例進行應力分布分析，內徑為15mm,，內圈滾道直徑18.5mm，外經為33.3mm，外圈滾道直徑29.8mm，滾珠直徑6.6mm，軸承寬度16mm與軸過盈裝配，軸直徑15,5mm，長度36mm。根據接觸力學理論并考慮軸承的結構受載特點可知，軸承為軸對稱模型，因此建模時只取該滾子的1/6有限元模型即可.，取計算單元solid brick 8node185,彈性模量為20.6e5，泊松比為0.3，摩擦系數為0.3。
圖1 有限元幾何模型的建立
三、網格劃分
對于軸承分析問題，采用Structural Solid 中的Brick 8node 185 單元劃分網格。鋼珠網格劃分采用映射劃分原則，其余部分采用掃描劃分，劃分為網格的模型如下圖。
圖2 劃分網格后的模型
由于生成的網格中，軸承滾珠和內外圈之間的網格是連續的，也就是說兩個部件之間是剛性地連接在一起的，與實際不符，所以需用耦合來定義相互之間的關系。耦合后的網格模型如下：
圖3 創建耦合后的模型
四、模型接觸設置和邊界條件
由于軸承內圈和軸面接觸，以平面為接觸面，選取相應的接觸單元，利用接觸向導建立surface-to-surface接觸。接觸模型如圖4所示：
圖4 對模型創建接觸
五、施加約束
根據滾動軸承的結構和在總體坐標下對模型邊界約束。軸承外圈外表面完全固定，對切割部分的幾個面上施加對稱位移約束，由于軸承和軸接觸，所以在柱坐標下施加軸Y方向的位移約束。
圖5 對模型加入Y向約束
六、計算結果及分析
對所建立的模型進行非線性分析,計算結果收斂。
展開 ANSYS2021R1軸承旋轉計算分析 ￥15
ANSYS2021R1軸承旋轉計算分析
如圖所示滾珠軸承，對滾珠軸承在正常運轉過程中位移及應力狀態分析。
ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問題
在比較復雜的結構的有限元分析中，不同的結構部件通常使用不同類型的單元來模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個節點的自由度數目是不同的，不同類型單元的連接節點處的自由度的耦合問題，是一個比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來耦合不同類型單元在連接節點處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認為添加自由度之間的約束方程來達到耦合的目的。
下面是一個簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節點處的自由度。
模型是航天器的機翼的一個Section的某一個隔框。上下表皮是薄殼結構，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨立的節點。即：link8單元和shell63單元的節點在連接處是重合的，但是，節點編號是各自獨立的。
link8單元在每個節點有 ux,uy,uz3個平動自由度；
shell63在每個節點有ux,uy,uz這3個平動自由度和rotx,roty,rotz這3個轉個自由，共6個自由度。
在耦合節點處，兩個耦合節點的ux,uy,uz自由度應該是相等的。
這個等式可以用CE命令來描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
!定義第一種材料屬性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
!定義shell63單元和實常數；
et,1,shell63
r,1,1e-3
!建立幾何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在關鍵點處生成節點；
nkpt,100,4 !與編號為117的節點耦合
nkpt,101,9 !
展開 基于ANSYS-Workbench的軸和軸承座模態分析
基于ANSYS-Workbench的軸和軸承座模態分析.pdf
Ansys Mechanical | SKF開發自動化應用程序大幅簡化軸承仿真分析
本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》
作者：David Bourbonnais | Ansys戰略客戶經理
編輯整理：郭臻 | Ansys結構產品技術經理
眾所周知，螺母和螺栓在一起能夠用于緊固部件，但讓部件保持運動的大功臣則是軸承。在機械工程中，軸承是幫助平衡運動和減少運動部件之間產生摩擦的機器元件。例如，軸承可以控制部件的線性運動或繞軸旋轉，還可以通過控制影響部件的矢量來防止運動。
如此纖小的元件竟有如此強大的功能，因此軸承計算無疑是機械設計中最具挑戰性的領域之一：精度至關重要。為了實現整體設計的成功，必須對軸承進行精確建模。但要獲得各種各樣的軸承特性和幾何細節，對于工程師和設計人員來說并不容易。
作為全球領先的軸承制造商，SKF利用SKF Bearing開發了一款解決方案，這是一個免費的應用編程接口（API），通過提供對10,000多種軸承型號的準確剛度數據的訪問，能夠簡化軸承選擇、分析和仿真的繁瑣過程。
SKF Bearing為嵌入到Ansys Mechanical中使用而設計，可在結構有限元分析（FEA）期間使軸承選擇過程變得簡單和自動化，因此無論初學者還是專家，所有用戶都能輕松進行仿真。
展開 
基于ANSYS WB平臺的滑動軸承分析工具（一）
② 有限元網格處理
在求解過程中，TrboX-inside ANSYS映射ANSYS的網格生成適用于雷諾方程求解的網格，采用自己的網格，因此存在ANSYS軸承與軸的網格質量影響滑動軸承求解器的精度，對于網格質量建議如下：
軸與軸承表面的網格質量應保證足以捕獲幾何形狀
建議采用帶中節點的單元可以更好的描述幾何形狀
潤滑供油區域的單元尺寸應足夠小，在幾何選擇的尺寸方向至少包含三個單元
（2）求解
對于滑動軸承求解，需要設定不同的邊界條件:
（3）后處理
可以輸出云圖及表格的結果數據。
（1）云圖結果
可以展示流體動力壓力、潤滑間隙高度（或間隙填充比），剪應力以及溫度等。
（2）氣穴區域
在不同的潤滑間隙中會發生氣穴現象，為了正確地模擬熱平衡或軸承的負載能力，在Tribo-X中用適當的算法表示了氣穴效應。
（3）圖表結果
可以顯示不同類型的表結果數據:
l 最大壓力
l 最小間隙高度
l 水平及垂直偏心
l 最小間隙高度處的偏心及角度
l 平衡位置的反力
l 摩擦力矩和能量（power?）
展開 基于Tribo-X inside ANSYS滑動軸承系數計算應用
圖5
2、建立動力學計算模塊，例如模態分析模塊或者諧響應分析模塊等，添加高級選項邊界條件“Import Bearing Coefficients”進行設置，將源分析項設置指向為Hydrodynamic Bearing模塊，并將目標軸承設置為連接組中的軸承工具，運行求解“Import Bearing Coefficients”即將滑動軸承系數傳遞輸入至軸承工具中，如圖6所示。
至此完成Tribo-X滑動軸承剛度和阻尼系數的計算，完成對動力學模塊軸承工具參數的賦予。軸承單元的選擇為Combine214單元，Combine214元件在兩個垂直方向以及交叉項有剛度和/或阻尼特性，該單元具有基于轉速變化進行定義不同的剛度和阻尼特性。
圖6
三、轉子動力學分析計算簡要舉例
轉子動力學一般由旋轉軸、軸承和轉盤構成，如圖7所示。轉子動力學是對旋轉機械的研究，在整個現代工業界中起著非常重要的作用，能夠進行確定臨界速度的計算、轉子旋轉和系統穩定性預測、不平衡響應計算以及瞬態啟動和停止的計算。
在ANSYS Mechanical進行轉子動力學分析中，能夠直接利用三維CAD裝配體模型進行分析，也可以采用基于梁模型單元（3D Beam單元和Mass 21質量單元）簡化近似代替三維CAD模型進行分析。
圖7
如圖8所示是一個3質量單元與梁單元建模的轉子動力學模態分析流程，基于前面方法已經完成基于Tribo-X的滑動軸承剛度與阻尼系數的計算與數據的傳遞過程。
展開 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的臨界轉速，從而將系統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。理論狀態下轉子系統包括：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中的模態分析模塊，設置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現對稱的設置，需要選中model狀態下插入對稱、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量。
展開 基于Tribo-X inside ANSYS的瞬態滑動軸承分析實例
本系列文章主要針對Tribo-X inside Ansys的功能及各方向應用實例進行介紹。本文將對軸承采用HD和EHD兩種方式進行分析。
對于HD（Hydrodynamic）分析，在計算過程將軸承假設為剛體，不考慮其發生彈性變形。對于EHD（Elasto-Hydrodynamic）分析，在計算過程中軸承視為柔性體，考慮軸承的彈性變形，同時軸承的變形會對潤滑間隙的結果產生影響。
滑動軸承大量用于旋轉機械結構，系統力學行為與滑動軸承的特性參數密切相關，有必要對滑動軸承進行計算以獲取軸承參數，研究軸承受力狀態，如油膜壓力、油膜間隙、軸承剪力、油膜剛度、油膜阻尼等。但滑動軸承計算在本質上屬于復雜的多物理場問題，涉及流體力學、結構力學、熱力學，而且尺度極小，通常間隙量僅為數十到數百微米，經典三維CFD或者有限元計算難度很大。
基于ANSYS WB平臺開發的滑動軸承計算工具Tribo-X inside ANSYS是基于熱彈油膜動力學的滑動軸承求解器，它采用合理簡化算法，基于簡單模型快速完成滑動軸承計算。
Tribo-X inside ANSYS將Tribo-X求解器集成到ANSYS Workbench環境中，基于ANSYS環境建模、設置滑動軸承計算參數并驅動Tribo-X求解器實現滑動軸承快速計算，解決了傳統CAE方法難以計算滑動軸承的困難，可以獲取軸承重要參數，研究軸承受力狀態，預測旋轉軸承系統的穩定性，對軸承參數進行設計優化，并可以將軸承計算與ANSYS Mechanical結構計算聯合，精確考慮軸承特性對系統力學特性（如轉子動力學）的影響。
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