ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算的實(shí)例教程
ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算算例
根據(jù)幾何模型建立有限元模型，轉(zhuǎn)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(guān)于轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)中臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算以及Campbell圖的繪制請(qǐng)看幫助文檔中第247和第254個(gè)例子。這兩個(gè)例子有問題的詳細(xì)描述和命令流，你對(duì)照著命令流看一下。如果有不明白的再聯(lián)系我。
ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算算例.doc
1. 振型
2. 坎貝爾圖
轉(zhuǎn)子升速過程中應(yīng)盡量迅速、平穩(wěn)地通過臨界轉(zhuǎn)速，避免在臨界轉(zhuǎn)速附近停留。因此對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算和分析是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的主要內(nèi)容之一。一般情況下，單個(gè)多自由度振動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的通用動(dòng)力學(xué)方程為：
式中：M為系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣；C為系統(tǒng)的阻尼矩陣；K為系統(tǒng)的剛度矩陣；u為廣義矩陣坐標(biāo)矢量；F為作用在系統(tǒng)上的廣義外力。
轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)過程中要考慮其陀螺效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)阻尼，因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方程應(yīng)為：
式中：G為轉(zhuǎn)子的陀螺矩陣；S為轉(zhuǎn)子的阻尼矩陣。
由式(1)、式(2)得到的F均為非對(duì)稱矩陣[11,12]。目前，類似汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子這樣比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，一般采用矩陣法和有限元法進(jìn)行計(jì)算。而在實(shí)際計(jì)算中，用矩陣法進(jìn)行求解的計(jì)算量非常大，尤其是汽輪機(jī)為多級(jí)輪盤轉(zhuǎn)子，求解過程更加困難。因此，筆者主要采用有限元法，通過SolidWorks軟件建立模型并進(jìn)行分析[13],確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型。
2 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的仿真計(jì)算
2.1 模型建立
該給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速為5 400 r/min, 轉(zhuǎn)子為整鍛式，共有6級(jí)葉片，前后軸徑處采用1個(gè)橢圓油潤滑軸承作為支撐。由于葉片建模難度較大，并且劃分網(wǎng)格時(shí)較為復(fù)雜，尤其是第5、第6級(jí)葉片為變截面彎扭形式，進(jìn)一步增大了工作量，網(wǎng)格局部細(xì)化更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此有必要對(duì)葉片進(jìn)行簡化。由于不適當(dāng)?shù)暮喕瘯?huì)使得轉(zhuǎn)子模型不能真實(shí)反映轉(zhuǎn)子實(shí)際的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分布情況，所以在簡化過程中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過反復(fù)對(duì)比驗(yàn)證，確定了最佳的簡化方案，簡化模型見圖1。
圖1 給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子簡化模型
參數(shù)設(shè)置的主要過程[14,15] 如下：
(1) 定義材料屬性。
給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的材料為30Cr2Ni4MoV,彈性模量為 2.06×1011 N/m2,泊松比為0.26, 質(zhì)量密度為8 000 kg/m3。
(2) 設(shè)置約束條件。
展開 1，29為兩個(gè)端點(diǎn)，為軸承處
D,1,UY
D,1,UZ
D,29,UX
D,29,UY
D,29,UZ
以下采用gui操作，模態(tài)擴(kuò)展為四階
ansys計(jì)算結(jié)果和理論計(jì)算誤差為0.33%
沒有考慮陀螺效應(yīng)，不知道對(duì)不對(duì)，請(qǐng)高手指點(diǎn)。
分享一篇samcef轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)碩士論文：
文章介紹了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論中臨界轉(zhuǎn)速概念，影響臨界轉(zhuǎn)速各種因素及計(jì)算方法；采用克雷洛夫函數(shù)法，柔度系數(shù)法和Riccati傳遞矩陣法，分別計(jì)算了高速泵中間軸，高速軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速：利用專業(yè)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限軟件Samcef Rotors，建立中間軸，高速軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一維梁單元模型，通過偽模態(tài)法對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算與分析，得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率與模態(tài)振型；利用隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)法中錘擊法分別測量了中間軸，高速軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的頻率以及利用模態(tài)法分別測量了中間軸和高速軸的模態(tài)振型；對(duì)比理論計(jì)算，有限元分析及試驗(yàn)測量結(jié)果，三者比較吻合。
本文利用理論計(jì)算，有限元分析及試驗(yàn)測量三者方法，對(duì)高速泵中間軸，高速軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行深入分析與研究。由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的復(fù)雜性，模型的簡化，邊界條件的選取及彈性支承的選擇等因素，會(huì)造成轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各階臨界轉(zhuǎn)速有一定的誤差，但是可預(yù)估轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)生共振的轉(zhuǎn)速范圍，轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免工作轉(zhuǎn)速靠近臨界轉(zhuǎn)速。
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ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算的最新內(nèi)容
摘 要：針對(duì)所確定的轉(zhuǎn)子，采用SolidWorks軟件進(jìn)行模擬仿真。結(jié)果表明：與仿真結(jié)果、高速動(dòng)平衡試驗(yàn)結(jié)果相比，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前后軸承測點(diǎn)的臨界轉(zhuǎn)速都在工程允許的5%的誤差范圍內(nèi)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前后軸承測點(diǎn)的振動(dòng)變化趨勢與高速動(dòng)平衡試驗(yàn)結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了仿真模擬方法的正確性，為高速工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的快速開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：工業(yè)汽輪機(jī);臨界轉(zhuǎn)速;仿真計(jì)算;高速動(dòng)平衡;
隨著國家
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機(jī)械，如渦輪機(jī)、電機(jī)等，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個(gè)特定值時(shí)，振幅會(huì)突然加大，振動(dòng)異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個(gè)特定值時(shí)，振幅又會(huì)很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動(dòng)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(jì)算臨界轉(zhuǎn)速
多軸轉(zhuǎn)子分析與獨(dú)立轉(zhuǎn)子分析基本相同，需要注意的是提前將各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)部件用Named selections定義好。 在不同的載荷步，多軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比可以改變，但轉(zhuǎn)速隨載荷步為升序。
1. 問題描述
如下圖所示的多軸轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2位于XZ平面，轉(zhuǎn)子3與前者不在一個(gè)平面中。各轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子間的轉(zhuǎn)速比為1:3:2，各軸承剛度K11均為
轉(zhuǎn)子是各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械中轉(zhuǎn)動(dòng)部件的力學(xué)通稱。轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)是一門應(yīng)用性學(xué)科，它研究轉(zhuǎn)子的各種動(dòng)力學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)問題的核心內(nèi)容。主要研究轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的振動(dòng)、平衡和穩(wěn)定性的問題，尤其是研究接近或超過臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng)問題。轉(zhuǎn)子是渦輪機(jī)、電機(jī)等旋轉(zhuǎn)式機(jī)械中的主要旋轉(zhuǎn)部件。
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容主要有以下5個(gè)：
臨界轉(zhuǎn)速
通過臨界轉(zhuǎn)速的狀態(tài)
1. 振型
2. 坎貝爾圖
基于SAMCEF Rotor 的高速泵轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析.pdf
1.pdf
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(jié)點(diǎn)的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿軸移動(dòng)自由度：
求解并畫campbell圖：
使用GET命令得到臨界轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)進(jìn)動(dòng)方向：
ANSYS臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算算例.doc
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