ansys仿真臨界轉速
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys仿真臨界轉速的實例教程
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 1. 振型
2. 坎貝爾圖
ANSYS臨界轉速計算算例
根據幾何模型建立有限元模型，轉子主體部分（盤、軸）采用SOLID45單元，支承采用彈簧—阻尼單元COMBIN14。彈簧—阻尼單元的末端約束所有自由度。為了避免軸向的剛體位移，將彈簧—阻尼單元始端的軸向自由度約束。
關于轉子動力學中臨界轉速的計算以及Campbell圖的繪制請看幫助文檔中第247和第254個例子。這兩個例子有問題的詳細描述和命令流，你對照著命令流看一下。如果有不明白的再聯系我。
ANSYS臨界轉速計算算例.doc
摘 要：針對所確定的轉子，采用SolidWorks軟件進行模擬仿真。結果表明：與仿真結果、高速動平衡試驗結果相比，汽輪機轉子前后軸承測點的臨界轉速都在工程允許的5%的誤差范圍內。汽輪機轉子前后軸承測點的振動變化趨勢與高速動平衡試驗結果基本一致，驗證了仿真模擬方法的正確性，為高速工業汽輪機轉子的快速開發奠定了基礎。
關鍵詞：工業汽輪機;臨界轉速;仿真計算;高速動平衡;
隨著國家“雙碳”政策的逐步落實與實施，節能減排與發展新能源成為最重要的碳減排路線[1,2]。在此背景下，在鋼鐵、化工及電力等領域，具有較高轉速的工業汽輪機作為能量轉換的關鍵設備，將在余熱回收等環節起到極其重要的作用[3,4]。工業汽輪機不但可以代替由電力驅動的壓縮機、泵、引風機等旋轉機械，還可以利用鋼鐵廠、化工廠、電廠等產生的余熱，提高全廠能源利用率，減少碳排放量，進而達到節能減排的目的[5,6,7]。
目前，工業汽輪機的應用場景越來越廣泛。其中，常規工業汽輪機和高背壓工業汽輪機的蒸汽參數差異極大，需要針對不同項目的不同參數進行定制化生產[8];但是，隨著市場競爭的日趨激烈及技術的進步，整個工業汽輪機的制造周期不斷縮短。工業汽輪機從開始設計到產品制造完畢，最短可達6個月，平均生產周期為8～10個月，設計周期從2個月被壓縮到2周左右。這就要求工業汽輪機生產廠家熟知其系列化產品的特性，能夠快速完成針對具體項目的汽輪機產品的開發[9,10]。
筆者以某300 MW機組14 MW給水泵汽輪機轉子為例，分析在設計過程中轉子臨界轉速設置的合理性，并且用現場運行數據進行核算。
1 臨界轉速定義及計算分析
轉子動力學主要是研究具有軸向對稱特征的結構在旋轉過程中的振動行為。轉子的振幅隨轉速的增大而增大，到某一轉速時發生劇烈波動，轉子的振幅達到最大值，該轉速稱為轉子的臨界轉速。
展開 使用BEAM188，MASS21和COMBIN14單元建立模型：
施加邊界條件，固定軸承末端，約束軸上節點的繞軸轉動和沿軸移動自由度：
求解并畫campbell圖：
使用GET命令得到臨界轉速和對應進動方向：
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摘 要：針對所確定的轉子，采用SolidWorks軟件進行模擬仿真。結果表明：與仿真結果、高速動平衡試驗結果相比，汽輪機轉子前后軸承測點的臨界轉速都在工程允許的5%的誤差范圍內。汽輪機轉子前后軸承測點的振動變化趨勢與高速動平衡試驗結果基本一致，驗證了仿真模擬方法的正確性，為高速工業汽輪機轉子的快速開發奠定了基礎。
關鍵詞：工業汽輪機;臨界轉速;仿真計算;高速動平衡;
隨著國家
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
多軸轉子分析與獨立轉子分析基本相同，需要注意的是提前將各轉子的轉動部件用Named selections定義好。 在不同的載荷步，多軸轉子的轉速比可以改變，但轉速隨載荷步為升序。
1. 問題描述
如下圖所示的多軸轉子，轉子1和轉子2位于XZ平面，轉子3與前者不在一個平面中。各轉軸長度和軸徑以及圓盤厚度和半徑等見圖b、圖c，約束與連接如圖a所示。各轉子間的轉速比為1:3:2，各軸承剛度K11均為
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-支承系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性的問題，尤其是研究接近或超過臨界轉速運轉狀態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
1. 振型
2. 坎貝爾圖
使用BEAM188，MASS21和COMBIN14單元建立模型：
施加邊界條件，固定軸承末端，約束軸上節點的繞軸轉動和沿軸移動自由度：
求解并畫campbell圖：
使用GET命令得到臨界轉速和對應進動方向：
ANSYS臨界轉速計算算例
根據幾何模型建立有限元模型，轉子主體部分（盤、軸）采用SOLID45單元，支承采用彈簧—阻尼單元COMBIN14。彈簧—阻尼單元的末端約束所有自由度。為了避免軸向的剛體位移，將彈簧—阻尼單元始端的軸向自由度約束。
關于轉子動力學中臨界轉速的計算以及Campbell圖的繪制請看幫助文檔中第247和第254個例子。這兩個例子有問題的詳細描述和命令流，你對照著命令流看一下
